WO2016137044A1 - Ultra-wide band transceiver, signal transmission and reception method therefor, and ultra-wide band radar sensor comprising same - Google Patents

Ultra-wide band transceiver, signal transmission and reception method therefor, and ultra-wide band radar sensor comprising same Download PDF

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pulse
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김현국
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Definitions

  • the present invention relates to an ultra-wideband transceiver for transmitting and receiving an ultra-wideband signal, a method for transmitting and receiving signals of an ultra-wideband transceiver, and an ultra-wideband radar sensor including an ultra-wideband transceiver.
  • UWB ultra wide band
  • a transmitter and a receiver are separated from each other. Because of this, very high costs are required when implementing UWB systems.
  • a very high sampling frequency eg, gigahertz (GHz) sampling rate
  • GHz gigahertz
  • another conventional UWB system switches one antenna into a transmission mode and a reception mode through a switching unit to transmit and receive a signal.
  • the UWB system transmits and receives a signal through switching of the antenna, high signal loss occurs.
  • a very high sampling frequency eg, GHz sampling rate
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a transmission and reception integrated UWB transceiver that is implemented at a low cost with very low complexity.
  • an object of the present invention is to provide a UWB transceiver for transmitting and receiving an impulse-radio UWB signal having a very narrow pulse width (e.g., nanosecond pulse width). It is.
  • Another object of the present invention is to provide a UWB transceiver that performs sampling using a sampling frequency (eg, a kilohertz (kHz) sampling rate) at least one million times lower than that of the related art.
  • a sampling frequency eg, a kilohertz (kHz) sampling rate
  • a problem to be solved by the present invention is to provide a UWB radar sensor including a transmission and reception integrated UWB transceiver.
  • an ultra-wideband transceiver comprises: one antenna for transmitting a first ultra wide band signal at a first time and for receiving a second ultra wide band signal at a second time; A transmission unit configured to transfer the first ultra-wideband signal from the first node to the antenna or the second ultra-wideband signal received through the antenna to the first node based on a characteristic of an input signal; And a first buffer generating a first pulse signal for the first ultra-wideband signal at the first time and outputting the first pulse signal to the first node.
  • the first input signal input to the transfer unit at the first time of the input signals may be a signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined.
  • the transfer unit includes a transistor connected to the antenna; And a voltage divider for dividing the voltage of the first node.
  • the transistor includes a collector connected to a first impedance element connected to the first node and connected to the antenna; A base connected to a second impedance element connected to the voltage divider; And an emitter connected to a grounded third impedance element.
  • the ultra wideband transceiver may further include a second buffer configured to generate and output a second pulse signal for receiving the second ultra wideband signal at the second time.
  • the second input signal input to the transfer unit at the second time of the input signals may be a signal in which the second pulse signal, the first analog voltage signal and another second analog voltage signal are combined.
  • the ultra-wideband transceiver is configured to output a pulse signal for transmission and a first turn-on signal for turning on the first buffer to the first buffer at the first time, and to turn on the reception pulse signal and the second buffer.
  • the apparatus may further include a signal generator configured to output a second turn-on signal to the second buffer at the second time.
  • the first buffer When the first buffer is turned on in response to the first turn-on signal, the first buffer may generate the first pulse signal having a pulse width of nanoseconds (nsec) by using the transmission pulse signal and the first turn-on signal. have.
  • the second buffer When the second buffer is turned on in response to the second turn-on signal, the second buffer may generate the second pulse signal using the receiving pulse signal and the second turn-on signal.
  • the receiving pulse signal may include a first receiving pulse signal corresponding to a first scan distance and a second receiving pulse signal corresponding to a second scan distance different from the first scan distance.
  • the signal generator outputs the first reception pulse signal after outputting the transmission pulse signal, outputs the transmission pulse signal after outputting the first reception pulse signal, and outputs the transmission pulse signal. After outputting, the second receiving pulse signal may be output.
  • the ultra wideband transceiver further comprises a digital signal processor outputting the first analog voltage signal to the first node at the first time and outputting the second analog voltage signal to the first node at the second time. It may include.
  • the second analog voltage signal may include a third analog voltage signal corresponding to the first scan distance and a fourth analog voltage signal corresponding to the second scan distance.
  • the ultra wideband transceiver comprises: a capacitor charged by the second ultra wideband signal and the second pulse signal at the second time; And a first converter for sampling the charged capacitor signal at a kilohertz (kHz) sampling rate and outputting the sampled signal to the digital signal processor.
  • kHz kilohertz
  • the digital signal processor may process the sampled signal and transmit a discharging signal to the first converter for discharging the charged capacitor.
  • the signal generator may output the transmission pulse signal again after the capacitor is discharged, and output the second reception pulse signal after outputting the transmission pulse signal.
  • the first pulse signal output from the first buffer at the first time may be transmitted to the first node via a first impedance element.
  • the second pulse signal output from the second buffer at the second time may be transmitted to a second node connected to one end of the capacitor via a second impedance element.
  • the second ultra-wideband signal may be transmitted to the second node via a third impedance element having one end connected to the first node and the other end connected to the second node.
  • the voltage divider may include a first resistor having one end connected to the first node and the other end connected to the second impedance element, and a second resistor having one end connected to the second impedance element and the other end grounded. .
  • Characteristics of the first ultra-wideband signal may be determined based on impedance values of the first impedance element and the third impedance element.
  • an ultra wide band transceiver transmits a first ultra wide band signal and receives a second ultra wide band signal.
  • the ultra wideband signal transmission and reception method may include generating a first pulse signal and a first analog voltage signal for the first ultra wideband signal; Turning on one transistor in a transmission mode by using a first combined signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined; Transmitting the first ultra-wideband signal corresponding to the first combined signal to one antenna through the transistor turned on in the transmission mode, and transmitting the first ultra-wideband signal through the antenna; Generating a second pulse signal for receiving the second ultra wideband signal and a second analog voltage signal different from the first analog voltage signal; Turning on the transistor in a receive mode by using a second combined signal in which the second pulse signal and the second analog voltage signal are combined; And transmitting the second ultra-wideband signal received through the antenna to a capacitor through the transistor turned on in the reception mode.
  • an ultra-wideband radar sensor for sensing an object using a second ultra-wideband signal that is returned after transmitting a first ultra wide band signal.
  • the ultra-wideband radar sensor the memory; And an ultra-wideband transceiver coupled to the memory, the ultra-wideband transceiver transmitting the first ultra-wideband signal and receiving the second ultra-wideband signal.
  • the ultra wideband transceiver comprises: an antenna for transmitting the first ultra wideband signal at a first time and receiving the second ultra wideband signal at a second time; A transmission unit configured to transfer the first ultra-wideband signal from the first node to the antenna or the second ultra-wideband signal received through the antenna to the first node based on a characteristic of an input signal; And a first buffer generating a first pulse signal for the first ultra-wideband signal at the first time and outputting the first pulse signal to the first node.
  • the first input signal input to the transfer unit at the first time of the input signals may be a signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined.
  • the UWB transceiver can be implemented at a very low cost by implementing a single transmit / receive UWB transceiver.
  • an ultra-wideband signal may be generated through a field programmable gate array (FPGA).
  • FPGA field programmable gate array
  • the transmission operation and the reception operation can be distinguished by controlling the turn-on / turn-off timing of the transmission buffer and the reception buffer.
  • a component accumulated in a capacitor may be sampled, and digital signal processing may be performed on the sampled signal.
  • sampling can be performed using the kilohertz (kHz) sampling rate by charging the capacitor very quickly and discharging the capacitor very slowly.
  • kHz kilohertz
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a transmission / reception integrated UWB transceiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a signal transmission / reception process of a UWB transceiver.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a UWB transceiver in a transmission mode.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a pulse signal for transmission and an on-off control signal generated by a UWB transceiver in a transmission mode.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a UWB signal transmitted by an UWB transceiver in the transmission mode to the outside through an antenna.
  • FIG. 6 illustrates a UWB transceiver in a receive mode.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a reception pulse signal and an on-off control signal generated by a UWB transceiver in a reception mode.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a first combined signal and a second combined signal carried on a first node.
  • FIG. 9 illustrates a UWB transceiver for performing a sampling operation.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a section in which a capacitor is charged, a section in which a sampling operation is performed, and a section in which a capacitor is discharged.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a UWB radar sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a transmission / reception integrated UWB transceiver 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitter and receiver of the UWB transceiver 100 are not separated from each other but integrated.
  • the UWB transceiver 100 includes one antenna (AN1), a transmitter 110, a signal generator 120, a digital signal processor (DSP), a transmit buffer (BF1), a receive buffer ( BF2), AD converter 140, capacitor C1, and impedance elements I4 to I6.
  • AN1 antenna
  • DSP digital signal processor
  • BF1 transmit buffer
  • BF2 receive buffer
  • AD converter 140 AD converter
  • capacitor C impedance elements I4 to I6.
  • Each impedance element I1 to I3 may include at least one of a resistor, an inductor, and a capacitor.
  • Antenna AN1 transmits or receives a UWB signal.
  • the transmitter 110 transmits the UWB signal from the first node N1 to the antenna AN1 or receives the UWB signal received through the antenna AN1 based on the characteristics of the signal carried on the first node N1. Is transmitted to the first node N1.
  • the transfer unit 110 may include one transistor TR1, a voltage divider 111, and impedance elements I1 to I3. Each impedance element I1 to I3 may include at least one of a resistor, an inductor, and a capacitor.
  • the voltage divider 111 distributes the voltage of the signal carried on the first node.
  • the voltage divider 111 includes a resistor R1 having one end connected to the first node R1 and the other end connected to the impedance element I2, and a resistor R2 connected at one end to the impedance element I2 and the other end grounded. It may include.
  • the collector of the transistor TR1 is connected to the antenna AN1 and is connected to the impedance element I1 connected to the first node N1.
  • the base of the transistor TR1 is connected to the impedance element I2 connected to the voltage divider 110.
  • the impedance element I2 is connected to the resistor R1 and the resistor R2 of the voltage divider 110.
  • the emitter of the transistor TR1 is connected to the impedance element I3 which is grounded.
  • the transistor TR1 may be turned on in the transmission mode or turned on in the reception mode.
  • the signal loaded on the first node N1 is transmitted to the antenna AN1 via the impedance element I1 and transmitted through the antenna AN1.
  • the transistor TR1 is turned on in the reception mode, the UWB signal received through the antenna AN1 is transmitted to the first node N1 via the impedance element I1.
  • the signal generator 120 generates a transmission pulse signal PT1 and an on-off control signal ST1 for turning on the transmission buffer BF1, and outputs it to the transmission buffer BF1.
  • the transmitting pulse signal PT1 may have a very narrow pulse width (for example, a pulse width of several nanoseconds (nsec)), and the on-off control signal ST1 may have a very narrow width (for example, several nanoseconds ( nsec) width).
  • the signal generator 120 outputs the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1 to the transmission buffer BF1, and then turns on the reception pulse signal PR1 and the reception buffer BF2.
  • the on-off control signal SR1 is generated and output to the reception buffer BF2.
  • Each of the reception pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1 may have a very narrow pulse width (for example, a pulse width of several nanoseconds (nsec)).
  • the signal generator 120 may include a field programmable gate array (FPGA).
  • the reception pulse signal PR1 may include N reception pulse signals PR1_1 to PR1_N corresponding to N scan distances, where N is a natural number.
  • the on-off control signal SR1 may include N on-off control signals SR1_1 to SR1_N corresponding to N scan distances.
  • the signal generator 120 when N is 2, the signal generator 120 outputs the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1 to the transmission buffer BF1, and then the first scan distance (eg, The reception pulse signal PR1_1 and the on-off control signal SR1_1 corresponding to 0 to 1m may be output to the reception buffer BF2.
  • the signal generator 120 again outputs the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1 to the transmission buffer BF1, and then receives the signal corresponding to the second scan distance (eg, 1 to 2 m).
  • the pulse signal PR1_2 and the on-off control signal SR1_2 may be output to the reception buffer BF2.
  • the transmission buffer BF1 When the transmission buffer BF1 is turned on in response to the on-off control signal ST1, the transmission buffer BF1 generates a pulse signal PT2 using the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1. In detail, the transmission buffer BF1 performs an AND operation on the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1 to generate the pulse signal PT2.
  • the pulse signal PT2 is transmitted to the first node N1 via the impedance element I4.
  • the reception buffer BF2 When the reception buffer BF2 is turned on in response to the on-off control signal SR1, the reception buffer BF2 generates the pulse signal PR2 by using the reception pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1. In detail, the reception buffer BF2 performs an AND operation of the reception pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1 to generate the pulse signal PR2.
  • the pulse signal PR2 is transmitted to the first node N1 via the impedance element I5 and the impedance element I6.
  • the reception buffer BF2 is turned off when the transmission buffer BF1 is turned on, and turned on when the transmission buffer BF1 is turned off.
  • the digital signal processor 130 generates analog voltage signals AVS1 and AVS2 and outputs them to the first node N1.
  • the digital signal processor 130 may include a DA converter (not shown) for converting a digital signal into an analog signal, and generates the analog voltage signals AVS1 and AVS2 through the DA converter to generate the first node N1.
  • the digital signal processor 130 may generate and output the first analog voltage signal AVS1 to the first node N1 at the time when the signal generator 120 generates the transmission pulse signal PT1.
  • the second analog voltage signal AVS2 may be generated and output to the first node N1.
  • the first analog voltage signal AVS1 is a signal for turning on the transistor TR1 in a transmission mode
  • the second analog voltage signal AVS2 is a signal for turning on the transistor TR1 in a reception mode.
  • the first analog voltage signal AVS1 and the second analog voltage signal AVS2 have different characteristics.
  • the first analog voltage signal AVS1 is generated, the first analog voltage signal AVS1 is combined (or synthesized) at the first node N1 with the pulse signal PT2 passing through the impedance element I4.
  • a signal in which the first analog voltage signal AVS1 and the pulse signal PT2 are combined hereinafter, referred to as a 'first combined signal'
  • the transistor TR1 may have a characteristic of the first combined signal.
  • the UWB signal transmitted to AN1 is transmitted through the antenna AN1.
  • the second analog voltage signal AVS2 is generated, the second analog voltage signal AVS2 is the pulse signal PR2 and the first node N1 passing through the impedance element I5 and the impedance element I6.
  • the transistor TR1 has characteristics of the second combined signal.
  • the second analog voltage signal AVS2 may include N second analog voltage signals AVS2_1 to AVS2_N corresponding to N scan distances. For example, when N is 2, the digital signal processor 130 outputs the first analog voltage signal AVS1 to the first node N1 and then, at the first scan distance (eg, 0 to 1 m).
  • the corresponding second analog voltage signal AVS2_1 may be output to the first node N1.
  • the digital signal processor 130 outputs the first analog voltage signal AVS1 back to the first node N1, and then the second analog voltage signal AVS2_2 corresponding to the second scan distance (eg, 1 to 2 m). ) May be output to the first node N1.
  • the capacitor C1 is charged by the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5 and the first received signal passing through the impedance element I6. Specifically, one end of the capacitor (C1) is grounded, the other end is connected to the second node (N2). The capacitor C1, the impedance element I6, the impedance element I5, and the AD converter 140 may be connected to the second node N2. If there is no signal received through the antenna AN1 (ie, there is no first received signal), the capacitor C1 is charged only by the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5. do.
  • the AD converter 140 converts an analog signal into a digital signal. Specifically, the AD converter 140 samples the components accumulated in the capacitor C1 (signal of the charged capacitor C1) at a sampling rate of several kilohertz (kHz), and samples the sampled signal into the digital signal processor 130. Will output
  • the digital signal processor 130 performs digital signal processing on the signal sampled by the AD converter 140.
  • the digital signal processor 130 transmits a discharging signal DS1 for discharging the charged capacitor C1 to the AD converter 140.
  • the AD converter 140 discharges the capacitor C1 in response to the discharging signal DS1.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a signal transmission / reception process of the UWB transceiver 100.
  • the UWB transceiver 100 sets a scan distance index (S10).
  • S10 scan distance index
  • the scan distance index is 1 to 1 corresponding to three scan distances (first scan distance (eg, 0 to 1m), second scan distance (eg, 1 to 2m), and third scan distance (eg, 2 to 3m). It can have a value of 3.
  • the UWB transceiver 100 sets the scan distance indexes to values of 1 to 3 in order. For example, the UWB transceiver 100 sets the scan distance index to a value of one.
  • the UWB transceiver 100 is set to the transmission mode (S20).
  • the digital signal processor 130 generates the first analog voltage signal AVS1 and outputs it to the first node N1.
  • the signal generator 120 generates a transmission pulse signal PT1 and an on-off control signal ST1 and outputs the generated pulse signal PT1 to the transmission buffer BF1.
  • the UWB transceiver 100 generates a UWB signal and transmits it to the outside (S30). Specifically, the transmission buffer BF1 is turned on in response to the on-off control signal ST1. The turned-on transmission buffer BF1 generates a pulse signal PT2 using the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1, and outputs the pulse signal PT2 to the first node N1. The pulse signal PT2 and the first analog voltage signal AVS1 passing through the impedance element I4 are combined at the first node N1, and the first combined signal is input to the transfer unit 110.
  • the first combined signal is transmitted to the collector of the transistor TR1 via the impedance element I1, and the first coupled signal is passed through the impedance element I2 and then the transistor TR1 after the voltage is divided by the voltage divider 111. Is delivered to the base. Transistor TR1 is turned on in transmit mode. When the transistor TR1 is turned on in the transmission mode, the first combined signal carried by the first node N1 is transmitted to the antenna AN1 via the impedance element I1. The signal (UWB signal) transmitted to the antenna AN1 is transmitted to the outside through the antenna AN1.
  • the UWB transceiver 100 is set to the reception mode (S40).
  • the digital signal processor 130 generates and outputs the second analog voltage signal AVS2 corresponding to the scan distance index set in step S10 to the first node N1.
  • the second analog voltage signal AVS2_1 corresponding to the first scan distance is generated and output to the first node N1.
  • the signal generator 120 generates a reception pulse signal PR1 and an on-off control signal SR1 corresponding to the scan distance index set in step S10 and outputs the received pulse signal PR1 to the reception buffer BF2.
  • the signal generator 120 generates a reception pulse signal PR1_1 and an on-off control signal SR1_1 corresponding to the first scan distance to the reception buffer BF2.
  • the UWB transceiver 100 receives a signal (UWB signal) corresponding to the scan distance index set in step S10 (S50). For example, when the scan distance index is 1, the reception buffer BF2 is turned on in response to the on-off control signal SR1_1. The turned-on reception buffer BF2 generates a pulse signal PR2 using the reception pulse signal PR1_1 and the on-off control signal SR1_1, and outputs the pulse signal PR2 to the first node N1. The pulse signal PR2 passing through the impedance element I5 is transmitted to the capacitor C1.
  • the second analog voltage signal AVS2_1 and the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5 and the impedance element I6 are combined at the first node N1, and the second combined signal is transferred to the transfer unit ( 110).
  • the second combined signal is transmitted to the collector of the transistor TR1 via the impedance element I1, and the second coupled signal is passed through the impedance element I2 and then the transistor TR1 after the voltage is divided by the voltage divider 111. Is delivered to the base.
  • Transistor TR1 is turned on in receive mode. When the transistor TR1 is turned on in the reception mode, if there is a signal received through the antenna AN1, the signal received through the antenna AN1 is passed through the impedance element I1 to the first node N1. Is passed on.
  • the first received signal UWB signal transmitted to the first node N1 is transmitted to the capacitor C1 via the impedance element I6.
  • the capacitor C1 is charged by the first received signal passing through the impedance element I6 and the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5.
  • the capacitor C1 is charged only by the pulse signal PR2 which has passed through the impedance element I5.
  • the UWB transceiver 100 samples the signal of the charged capacitor C1 (S60). Specifically, the AD converter 140 samples the signal of the charged capacitor C1 at a sampling rate of several kHz, and then outputs the signal to the digital signal processor 130.
  • the UWB transceiver 100 processes the sampled signal (S80).
  • the digital signal processor 130 performs digital signal processing on the sampled signal.
  • the signal processed in step S80 may be used for a specific purpose (eg, object detection).
  • the UWB transceiver 100 discharges the capacitor C1 (S70).
  • the digital signal processor 130 may output the discharging signal DS1 to the AD converter 140 before the S80 process, during the S80 process, or after the S80 process.
  • the UWB transceiver 100 determines whether the scan distance index is 3 (S90). If the scan distance index is not 3, the UWB transceiver 100 changes the scan distance index to the next value (S10), and repeats the above-described processes S20 to S80.
  • FIG. 3 shows a UWB transceiver 100 in transmission mode.
  • the UWB transceiver 100 is set to the transmission mode, and transmits the UWB signal to the outside. Specifically, the signal generator 120 of the UWB transceiver 100 turns on the transmit buffer BF1 through the on-off control signal ST1 and turns off the receive buffer BF2 through the on-off control signal SR1. Let's do it. This separates the receive chain (e.g., receive buffer BF2) and the UWB transceiver 100 operates in transmit mode.
  • the digital signal processor 130 of the UWB transceiver 100 outputs the first analog voltage signal AVS1 for a transmission operation to the first node N1 through a DA converter (not shown).
  • the pulse signal PT2 and the first analog voltage signal AVS1 passing through the impedance element I4 are coupled at the first node N1.
  • the first combined signal is transmitted to the collector of the transistor TR1 via the impedance element I1, and the first coupled signal is passed through the impedance element I2 and then the transistor TR1 after the voltage is divided by the voltage divider 111. Is delivered to the base.
  • Transistor TR1 is turned on in transmit mode.
  • FIG. 4 is a diagram showing a transmission pulse signal PT1 and an on-off control signal ST1 generated by the UWB transceiver 100 in the transmission mode. Specifically, FIG. 4 is a graph measuring the pulse signal for transmitting PT1 and the on-off control signal ST1 through an oscilloscope. In FIG. 4, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
  • the signal generator 120 outputs a transmission pulse signal PT1 having a pulse width of several nanoseconds (nsec), and turns on several nanoseconds to turn on the transmission buffer BF1.
  • the on-off control signal ST1 having a pulse width of nsec) is output.
  • the transmission buffer BF1 When the transmission buffer BF1 is turned on in response to the on-off control signal ST1, the transmission buffer BF1 has a pulse width of several nanoseconds (nsec) using the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1.
  • the pulse signal PT2 is generated and output to the first node N1.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a UWB signal transmitted by the UWB transceiver 100 in the transmission mode to the outside through the antenna AN1.
  • FIG. 5 is a graph measuring the spectrum of the UWB signal emitted through the antenna AN1 through an oscilloscope.
  • the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the magnitude (dBm) of the UWB signal emitted through the antenna AN1.
  • the UWB signal generated based on the first analog voltage signal AVS1 and the pulse signal PT2 is transmitted to the outside via the antenna AN1.
  • the UWB signal transmitted to the outside is generated based on the voltage applied to the collector of the transistor TR1, the voltage applied to the base of the transistor TR1, and the pulse signal PT2.
  • the spectral characteristics (eg, center frequency, bandwidth, output, etc.) of the UWB signal transmitted to the outside through the antenna AN1 may include values of the pulse signal PT2, values of the first analog voltage signal AVS1, and impedance.
  • FIG. 6 shows a UWB transceiver 100 in receive mode.
  • the UWB transceiver 100 is set to a reception mode and receives a UWB signal from the outside. Specifically, the signal generator 120 of the UWB transceiver 100 turns off the transmission buffer BF1 through the on-off control signal ST1 and turns on the reception buffer BF2 through the on-off control signal SR1. Let's do it. This separates the transmit chain (e.g., transmit buffer BF1) and the UWB transceiver 100 operates in the receive mode.
  • the digital signal processor 130 of the UWB transceiver 100 outputs the second analog voltage signal AVS2 for a reception operation to the first node N1 through a DA converter (not shown).
  • the second analog voltage signal AVS2_1 and the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5 and the impedance element I6 are coupled at the first node N1.
  • the second combined signal is transmitted to the collector of the transistor TR1 via the impedance element I1, and the second coupled signal is passed through the impedance element I2 and then the transistor TR1 after the voltage is divided by the voltage divider 111. Is delivered to the base.
  • Transistor TR1 is turned on in receive mode.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a reception pulse signal PR1 and an on-off control signal SR1 generated by the UWB transceiver 100 in the reception mode.
  • FIG. 7 is a graph measuring the receiving pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1 through an oscilloscope.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
  • the signal generator 120 outputs a receiving pulse signal PR1 having a pulse width of several nanoseconds (nsec), and turns on the receiving buffer BF2 in order to turn on the receiving buffer BF2.
  • the on-off control signal SR1 having a pulse width of nsec) is output.
  • the reception pulse signal PR1 is a signal for receiving a signal for each scan distance.
  • One reception pulse signal PR1 is required to scan one distance, and a plurality of reception pulse signals PR1 (eg, PR1_1 to PR1_N) are required to scan a plurality of distances.
  • the reception buffer BF2 When the reception buffer BF2 is turned on in response to the on-off control signal SR1, the reception buffer BF2 has a pulse width of several nanoseconds (nsec) by using the reception pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1.
  • the pulse signal PR2 is generated and output.
  • the UWB transceiver 100 operates in the reception mode based on the second analog voltage signal AVS2 and the pulse signal PR2. Specifically, the UWB transceiver 100 operates in the reception mode based on the voltage applied to the collector of the transistor TR1, the voltage applied to the base of the transistor TR1, and the pulse signal PR2.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a first combined signal CS1 and a second combined signal CS2 carried on the first node N1. Specifically, FIG. 8 is a graph measuring the first combined signal CS1 and the N second combined signals CS2_1 to CS2_N for scanning the N distance-specific signals through an oscilloscope. In FIG. 8, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
  • the graph present in the section T1 of FIG. 8 represents the first combined signal CS1, and the N graphs present in the section T2 represent the N second combined signals CS2_1 to CS2_N.
  • FIG. 8 illustrates that N second combined signals CS2_1 to CS2_N are generated after one first combined signal CS1 is generated, in practice, one first combined signal CS1 is generated. After the generation of the second combined signal CS2, one second combined signal CS1 is generated, and then the second combined signal CS2 is generated. For example, when the number N of scan distances is 3, the second combined signal CS2_1 corresponding to the first scan distance is generated after the first combined signal CS1 is generated. After the first combined signal CS1 is generated again, the second combined signal CS2_2 corresponding to the second scan distance is generated. After the first combined signal CS1 is generated again, the second combined signal CS2_3 corresponding to the third scan distance is generated.
  • the characteristics of the signal transmitted to the first combined signal CS1, the second combined signal CS2, the externally transmitted UWB signal, the first received signal, or the capacitor C1 are each impedance element I1 to I6. Can be determined based on the impedance values Z c ( ⁇ ), Z b ( ⁇ ), Z e ( ⁇ ), Z TX ( ⁇ ), Z RX ( ⁇ ), Z r1 ( ⁇ ).
  • FIG. 9 illustrates a UWB transceiver 100 that performs a sampling operation.
  • the UWB transceiver 100 samples the signal of the charged capacitor C1, processes the sampled signal, and discharges the capacitor C1. Specifically, when there is a signal received through the antenna AN1 (when there is a first received signal), the capacitor C1 is the first received signal and the impedance element I5 passing through the impedance element I6. Is charged by the pulse signal PR2 which has passed. On the other hand, when the signal received through the antenna AN1 does not exist (the first received signal does not exist), the capacitor C1 is charged only by the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5. do.
  • the AD converter 140 samples the signal of the charged capacitor C1 at a several kilohertz (kHz) sampling rate and outputs the sampled signal to the digital signal processor 130.
  • the digital signal processor 130 processes the sampled signal.
  • the digital signal processor 130 transmits the discharging signal DS1 to the AD converter 140, and the AD converter 140 discharges the capacitor C1 in response to the discharging signal DS1.
  • FIG. 10 shows sections T3a, T4a and T5a in which the capacitor C1 is charged, sections T3b, T4b and T5b in which the sampling operation is performed, and sections T3c, T4c and T5c in which the capacitor C1 is discharged. It is a figure which shows. Specifically, FIG. 10 is a graph measuring the voltage of the capacitor C1 through an oscilloscope. In FIG. 10, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
  • the sections T3a to T3c correspond to the first scan distance among the N scan distances
  • the sections T4a to T4c correspond to the second scan distance among the N scan distances and the sections T5a to T5c.
  • the AD converter 140 samples the signal of the capacitor C1 in the sections T3b, T4b, and T5b.
  • the AD converter 140 discharges the capacitor C1 in the sections T3c, T4c, and T5c in response to the discharging signal DS1 of the digital signal processor 130.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a UWB radar sensor 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the UWB radar sensor 1000 detects the presence or absence of an object and a distance to the object by using a signal returned after transmitting the UWB signal to the outside.
  • the UWB radar sensor 1000 may include the above-described UWB transceiver 100 and a memory 200 connected to the UWB transceiver 100.
  • the memory 200 stores various information related to the operation of the UWB transceiver 100.

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Abstract

An ultra-wide band transceiver comprises: an antenna for transmitting a first ultra-wide band signal at a first time and receiving a second ultra-wide band signal at a second time; a transfer unit for, on the basis of the characteristics of an input signal, transferring the first ultra-wide band signal from a first node to the antenna, or transferring the second ultra-wide band signal, received through the antenna, to the first node; and a first buffer for generating a first pulse signal for the first ultra-wide band signal at the first time and outputting the first pulse signal to the first node.

Description

초광대역 트랜시버, 이의 신호 송수신 방법, 그리고 이를 포함하는 초광대역 레이더 센서Ultra-Wideband Transceiver, Method for Transmitting and Receiving Signals thereof, and Ultra-Wideband Radar Sensor
본 발명은 초광대역 신호를 송신하고 수신하는 초광대역 트랜시버, 초광대역 트랜시버의 신호 송수신 방법, 그리고 초광대역 트랜시버를 포함하는 초광대역 레이더 센서에 관한 것이다. The present invention relates to an ultra-wideband transceiver for transmitting and receiving an ultra-wideband signal, a method for transmitting and receiving signals of an ultra-wideband transceiver, and an ultra-wideband radar sensor including an ultra-wideband transceiver.
종래의 초광대역(UWB: Ultra Wide band) 시스템은, 송신부와 수신부가 서로 분리된 형태를 가진다. 이로 인해, UWB 시스템 구현 시에 매우 높은 비용이 요구된다. 또한, 수신부가 샘플링을 수행하는 경우에, 매우 높은 샘플링 주파수(예, 기가헤르츠(GHz) sampling rate)를 필요로 한다.In the conventional ultra wide band (UWB) system, a transmitter and a receiver are separated from each other. Because of this, very high costs are required when implementing UWB systems. In addition, when the receiver performs sampling, a very high sampling frequency (eg, gigahertz (GHz) sampling rate) is required.
한편, 다른 종래의 UWB 시스템은 하나의 안테나를 스위칭부를 통해 송신 모드와 수신 모드로 전환(switch)하여, 신호를 송신하고 수신한다. 다만, UWB 시스템이 안테나의 전환을 통해 신호를 송신하고 수신하는 경우에, 높은 신호 손실이 발생한다. 또한, 수신부가 샘플링을 수행하는 경우에, 매우 높은 샘플링 주파수(예, GHz sampling rate)를 필요로 한다.Meanwhile, another conventional UWB system switches one antenna into a transmission mode and a reception mode through a switching unit to transmit and receive a signal. However, when the UWB system transmits and receives a signal through switching of the antenna, high signal loss occurs. In addition, when the receiver performs sampling, a very high sampling frequency (eg, GHz sampling rate) is required.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 매우 낮은 복잡도(low-complexity)를 가지고 저비용으로 구현되는 송수신 일체형 UWB 트랜시버를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a transmission and reception integrated UWB transceiver that is implemented at a low cost with very low complexity.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 매우 좁은 펄스폭(예, 나노세컨드(nsec) 급의 펄스폭)을 가지는 임펄스(impulse)-무선(radio) UWB 신호를 송신하고 수신하는 UWB 트랜시버를 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a UWB transceiver for transmitting and receiving an impulse-radio UWB signal having a very narrow pulse width (e.g., nanosecond pulse width). It is.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래에 비해 적어도 백만배 낮은 샘플링 주파수(예, 키로헤르츠(kHz) sampling rate)를 이용해 샘플링을 수행하는 UWB 트랜시버를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a UWB transceiver that performs sampling using a sampling frequency (eg, a kilohertz (kHz) sampling rate) at least one million times lower than that of the related art.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 송수신 일체형 UWB 트랜시버를 포함하는 UWB 레이더 센서를 제공하는 것이다. In addition, a problem to be solved by the present invention is to provide a UWB radar sensor including a transmission and reception integrated UWB transceiver.
본 발명의 실시예에 따르면, 초광대역 트랜시버가 제공된다. 상기 초광대역 트랜시버는, 제1 시간에 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신하고 제2 시간에 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나; 입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및 상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, an ultra-wideband transceiver is provided. The ultra wideband transceiver comprises: one antenna for transmitting a first ultra wide band signal at a first time and for receiving a second ultra wide band signal at a second time; A transmission unit configured to transfer the first ultra-wideband signal from the first node to the antenna or the second ultra-wideband signal received through the antenna to the first node based on a characteristic of an input signal; And a first buffer generating a first pulse signal for the first ultra-wideband signal at the first time and outputting the first pulse signal to the first node.
상기 입력 신호 중 상기 제1 시간에 상기 전달부에 입력되는 제1 입력 신호는 상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 신호일 수 있다.The first input signal input to the transfer unit at the first time of the input signals may be a signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined.
상기 전달부는, 상기 안테나에 연결되는 하나의 트랜지스터; 및 상기 제1 노드의 전압을 분배하는 전압 분배기를 포함할 수 있다.The transfer unit includes a transistor connected to the antenna; And a voltage divider for dividing the voltage of the first node.
상기 트랜지스터는, 상기 제1 노드에 연결되는 제1 임피던스 소자에 연결되고, 상기 안테나에 연결되는 콜렉터(collector); 상기 전압 분배기에 연결되는 제2 임피던스 소자에 연결되는 베이스(base); 및 접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는 이미터(emitter)를 포함할 수 있다.The transistor includes a collector connected to a first impedance element connected to the first node and connected to the antenna; A base connected to a second impedance element connected to the voltage divider; And an emitter connected to a grounded third impedance element.
상기 초광대역 트랜시버는, 상기 상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호를 생성하여 출력하는 제2 버퍼를 더 포함할 수 있다.The ultra wideband transceiver may further include a second buffer configured to generate and output a second pulse signal for receiving the second ultra wideband signal at the second time.
상기 입력 신호 중 상기 제2 시간에 상기 전달부에 입력되는 제2 입력 신호는 상기 제2 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 신호일 수 있다.The second input signal input to the transfer unit at the second time of the input signals may be a signal in which the second pulse signal, the first analog voltage signal and another second analog voltage signal are combined.
상기 초광대역 트랜시버는, 송신용 펄스 신호와 상기 제1 버퍼를 턴온시키기 위한 제1 턴온 신호를 상기 제1 시간에 상기 제1 버퍼로 출력하고, 수신용 펄스 신호와 상기 제2 버퍼를 턴온시키기 위한 제2 턴온 신호를 상기 제2 시간에 상기 제2 버퍼로 출력하는 신호 생성기를 더 포함할 수 있다.The ultra-wideband transceiver is configured to output a pulse signal for transmission and a first turn-on signal for turning on the first buffer to the first buffer at the first time, and to turn on the reception pulse signal and the second buffer. The apparatus may further include a signal generator configured to output a second turn-on signal to the second buffer at the second time.
상기 제1 버퍼는 상기 제1 턴온 신호에 응답해 턴온된 경우에, 상기 송신용 펄스 신호와 상기 제1 턴온 신호를 이용해 나노세컨드(nsec)의 펄스폭을 가지는 상기 제1 펄스 신호를 생성할 수 있다.When the first buffer is turned on in response to the first turn-on signal, the first buffer may generate the first pulse signal having a pulse width of nanoseconds (nsec) by using the transmission pulse signal and the first turn-on signal. have.
상기 제2 버퍼는 상기 제2 턴온 신호에 응답해 턴온된 경우에, 상기 수신용 펄스 신호와 상기 제2 턴온 신호를 이용해 상기 제2 펄스 신호를 생성할 수 있다.When the second buffer is turned on in response to the second turn-on signal, the second buffer may generate the second pulse signal using the receiving pulse signal and the second turn-on signal.
상기 수신용 펄스 신호는 제1 스캔 거리에 대응하는 제1 수신용 펄스 신호와 상기 제1 스캔 거리와 다른 제2 스캔 거리에 대응하는 제2 수신용 펄스 신호를 포함할 수 있다.The receiving pulse signal may include a first receiving pulse signal corresponding to a first scan distance and a second receiving pulse signal corresponding to a second scan distance different from the first scan distance.
상기 신호 생성기는 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제1 수신용 펄스 신호를 출력하고, 상기 제1 수신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 송신용 펄스 신호를 출력하고, 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제2 수신용 펄스 신호를 출력할 수 있다.The signal generator outputs the first reception pulse signal after outputting the transmission pulse signal, outputs the transmission pulse signal after outputting the first reception pulse signal, and outputs the transmission pulse signal. After outputting, the second receiving pulse signal may be output.
상기 초광대역 트랜시버는, 상기 제1 시간에 상기 제1 아날로그 전압 신호를 상기 제1 노드로 출력하고, 상기 제2 시간에 상기 제2 아날로그 전압 신호를 상기 제1 노드로 출력하는 디지털 신호 처리기를 더 포함할 수 있다.The ultra wideband transceiver further comprises a digital signal processor outputting the first analog voltage signal to the first node at the first time and outputting the second analog voltage signal to the first node at the second time. It may include.
상기 제2 아날로그 전압 신호는 상기 제1 스캔 거리에 대응하는 제3 아날로그 전압 신호와 상기 제2 스캔 거리에 대응하는 제4 아날로그 전압 신호를 포함할 수 있다.The second analog voltage signal may include a third analog voltage signal corresponding to the first scan distance and a fourth analog voltage signal corresponding to the second scan distance.
상기 초광대역 트랜시버는, 상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호와 상기 제2 펄스 신호에 의해 차징(charging)되는 캐패시터; 및 상기 차징된 캐패시터의 신호를 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하고, 상기 샘플링된 신호를 상기 디지털 신호 처리기로 출력하는 제1 컨버터를 더 포함할 수 있다.The ultra wideband transceiver comprises: a capacitor charged by the second ultra wideband signal and the second pulse signal at the second time; And a first converter for sampling the charged capacitor signal at a kilohertz (kHz) sampling rate and outputting the sampled signal to the digital signal processor.
상기 디지털 신호 처리기는 상기 샘플링된 신호를 처리하고, 상기 차징된 캐패시터를 디스차징(discharging)시키기 위한 디스차징 신호를 상기 제1 컨버터로 전송할 수 있다.The digital signal processor may process the sampled signal and transmit a discharging signal to the first converter for discharging the charged capacitor.
상기 신호 생성기는 상기 캐패시터가 디스차징된 후 상기 송신용 펄스 신호를 다시 출력하고, 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제2 수신용 펄스 신호를 출력할 수 있다.The signal generator may output the transmission pulse signal again after the capacitor is discharged, and output the second reception pulse signal after outputting the transmission pulse signal.
상기 제1 시간에 상기 제1 버퍼로부터 출력되는 상기 제1 펄스 신호는 제1 임피던스 소자를 거쳐 상기 제1 노드에 전달될 수 있다.The first pulse signal output from the first buffer at the first time may be transmitted to the first node via a first impedance element.
상기 제2 시간에 상기 제2 버퍼로부터 출력되는 상기 제2 펄스 신호는 제2 임피던스 소자를 거쳐 상기 캐패시터의 일단에 연결되는 제2 노드에 전달될 수 있다.The second pulse signal output from the second buffer at the second time may be transmitted to a second node connected to one end of the capacitor via a second impedance element.
상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호는 일단이 상기 제1 노드에 연결되고 타단이 상기 제2 노드에 연결되는 제3 임피던스 소자를 거쳐 상기 제2 노드에 전달될 수 있다.At the second time, the second ultra-wideband signal may be transmitted to the second node via a third impedance element having one end connected to the first node and the other end connected to the second node.
상기 전압 분배기는 일단이 상기 제1 노드에 연결되고 타단이 상기 제2 임피던스 소자에 연결되는 제1 저항, 및 일단이 상기 제2 임피던스 소자에 연결되고 타단이 접지되는 제2 저항을 포함할 수 있다.The voltage divider may include a first resistor having one end connected to the first node and the other end connected to the second impedance element, and a second resistor having one end connected to the second impedance element and the other end grounded. .
상기 제1 초광대역 신호의 특성은 상기 제1 임피던스 소자, 및 상기 제3 임피던스 소자의 임피던스 값에 기초해 결정될 수 있다.Characteristics of the first ultra-wideband signal may be determined based on impedance values of the first impedance element and the third impedance element.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 초광대역(ultra wide band) 트랜시버가 제1 초광대역 신호를 송신하고 제2 초광대역 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 상기 초광대역 신호 송수신 방법은, 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 제1 결합 신호를 이용해, 하나의 트랜지스터를 송신 모드로 턴온시키는 단계; 상기 송신 모드로 턴온된 트랜지스터를 통해 상기 제1 결합 신호에 대응하는 상기 제1 초광대역 신호를 하나의 안테나로 전달하고, 상기 안테나를 통해 상기 제1 초광대역 신호를 송신하는 단계; 상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호와, 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 펄스 신호와 상기 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 제2 결합 신호를 이용해, 상기 트랜지스터를 수신 모드로 턴온시키는 단계; 및 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를, 상기 수신 모드로 턴온된 트랜지스터를 통해 캐패시터로 전달하는 단계를 포함한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, a method is provided wherein an ultra wide band transceiver transmits a first ultra wide band signal and receives a second ultra wide band signal. The ultra wideband signal transmission and reception method may include generating a first pulse signal and a first analog voltage signal for the first ultra wideband signal; Turning on one transistor in a transmission mode by using a first combined signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined; Transmitting the first ultra-wideband signal corresponding to the first combined signal to one antenna through the transistor turned on in the transmission mode, and transmitting the first ultra-wideband signal through the antenna; Generating a second pulse signal for receiving the second ultra wideband signal and a second analog voltage signal different from the first analog voltage signal; Turning on the transistor in a receive mode by using a second combined signal in which the second pulse signal and the second analog voltage signal are combined; And transmitting the second ultra-wideband signal received through the antenna to a capacitor through the transistor turned on in the reception mode.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신한 후 되돌아오는 제2 초광대역 신호를 이용해 물체를 감지하는 초광대역 레이더 센서가 제공된다. 상기 초광대역 레이더 센서는, 메모리; 및 상기 메모리에 연결되고, 상기 제1 초광대역 신호를 송신하고, 상기 제2 초광대역 신호를 수신하는 초광대역 트랜시버를 포함한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, there is provided an ultra-wideband radar sensor for sensing an object using a second ultra-wideband signal that is returned after transmitting a first ultra wide band signal. The ultra-wideband radar sensor, the memory; And an ultra-wideband transceiver coupled to the memory, the ultra-wideband transceiver transmitting the first ultra-wideband signal and receiving the second ultra-wideband signal.
상기 초광대역 트랜시버는, 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 송신하고, 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나; 입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및 상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함할 수 있다.The ultra wideband transceiver comprises: an antenna for transmitting the first ultra wideband signal at a first time and receiving the second ultra wideband signal at a second time; A transmission unit configured to transfer the first ultra-wideband signal from the first node to the antenna or the second ultra-wideband signal received through the antenna to the first node based on a characteristic of an input signal; And a first buffer generating a first pulse signal for the first ultra-wideband signal at the first time and outputting the first pulse signal to the first node.
상기 입력 신호 중 상기 제1 시간에 상기 전달부에 입력되는 제1 입력 신호는 상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 신호일 수 있다.The first input signal input to the transfer unit at the first time of the input signals may be a signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined.
본 발명의 실시예에 따르면, 송수신 일체형 UWB 트랜시버를 단일 트랜지스터를 이용해 구현함으로써, 매우 낮은 비용으로 UWB 트랜시버를 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the UWB transceiver can be implemented at a very low cost by implementing a single transmit / receive UWB transceiver.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 단일 트랜지스터의 콜렉터에 인가되는 전압을 아날로그 신호(converting digital signal to analog signal)인 제어 신호(control signal)를 통해 제어함으로써, 단일 트랜지스터의 송신 모드와 수신 모드를 제어할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, by controlling the voltage applied to the collector of the single transistor through a control signal (converting digital signal to analog signal), thereby controlling the transmission mode and the reception mode of the single transistor can do.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Array)를 통해 초광대역 신호를 발생시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an ultra-wideband signal may be generated through a field programmable gate array (FPGA).
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 송신 버퍼와 수신 버퍼의 턴온/턴오프 타이밍을 제어함으로써, 송신 동작과 수신 동작을 구분할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the transmission operation and the reception operation can be distinguished by controlling the turn-on / turn-off timing of the transmission buffer and the reception buffer.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 스캔 거리에 따라 수신 버퍼의 턴온/턴오프 타이밍을 제어함으로써, 스캔 거리 별로 신호를 수신할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by controlling the turn-on / turn-off timing of the reception buffer according to the scan distance, it is possible to receive a signal for each scan distance.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 스캔 거리 별로 신호를 수신하는 경우에 캐패시터에 축적된 성분을 샘플링하고, 샘플링된 신호에 대한 디지털 신호 처리를 수행할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when a signal is received for each scan distance, a component accumulated in a capacitor may be sampled, and digital signal processing may be performed on the sampled signal.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 캐피시터를 매우 빠르게 충전시키고 캐패시터를 매우 천천히 방전시킴으로써, 키로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트를 이용해 샘플링을 수행할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, sampling can be performed using the kilohertz (kHz) sampling rate by charging the capacitor very quickly and discharging the capacitor very slowly.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 송수신 일체형 UWB 트랜시버를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a transmission / reception integrated UWB transceiver according to an embodiment of the present invention.
도 2는 UWB 트랜시버의 신호 송수신 과정을 나타내는 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a signal transmission / reception process of a UWB transceiver.
도 3은 송신 모드의 UWB 트랜시버를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a UWB transceiver in a transmission mode.
도 4는 송신 모드의 UWB 트랜시버가 생성하는 송신용 펄스 신호와 온오프 제어 신호를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a pulse signal for transmission and an on-off control signal generated by a UWB transceiver in a transmission mode.
도 5는 송신 모드의 UWB 트랜시버가 안테나를 통해 외부로 송신하는 UWB 신호를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a UWB signal transmitted by an UWB transceiver in the transmission mode to the outside through an antenna.
도 6은 수신 모드의 UWB 트랜시버를 나타내는 도면이다.6 illustrates a UWB transceiver in a receive mode.
도 7은 수신 모드의 UWB 트랜시버가 생성하는 수신용 펄스 신호와 온오프 제어 신호를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a reception pulse signal and an on-off control signal generated by a UWB transceiver in a reception mode.
도 8은 제1 노드에 실리는 제1 결합 신호와 제2 결합 신호를 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating a first combined signal and a second combined signal carried on a first node.
도 9는 샘플링 동작을 수행하는 UWB 트랜시버를 나타내는 도면이다.9 illustrates a UWB transceiver for performing a sampling operation.
도 10은 캐패시터가 충전되는 구간, 샘플링 동작이 수행되는 구간, 그리고 캐패시터가 방전되는 구간을 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating a section in which a capacitor is charged, a section in which a sampling operation is performed, and a section in which a capacitor is discharged.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, UWB 레이더 센서를 나타내는 도면이다.11 is a diagram illustrating a UWB radar sensor according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 송수신 일체형 UWB 트랜시버(100)를 나타내는 도면이다. UWB 트랜시버(100)의 송신부와 수신부는 서로 분리되어 있지 않고 일체화되어 있다.1 is a diagram illustrating a transmission / reception integrated UWB transceiver 100 according to an embodiment of the present invention. The transmitter and receiver of the UWB transceiver 100 are not separated from each other but integrated.
구체적으로, UWB 트랜시버(100)는 하나의 안테나(AN1), 전달부(110), 신호 생성기(120), 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor, 130), 송신 버퍼(BF1), 수신 버퍼(BF2), AD 컨버터(140), 캐패시터(C1), 임피던스 소자(I4~I6)를 포함한다. In detail, the UWB transceiver 100 includes one antenna (AN1), a transmitter 110, a signal generator 120, a digital signal processor (DSP), a transmit buffer (BF1), a receive buffer ( BF2), AD converter 140, capacitor C1, and impedance elements I4 to I6.
각 임피던스 소자(I1~I3)는 저항, 인덕터, 및 캐패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Each impedance element I1 to I3 may include at least one of a resistor, an inductor, and a capacitor.
안테나(AN1)는 UWB 신호를 송신하거나 수신한다.Antenna AN1 transmits or receives a UWB signal.
전달부(110)는 제1 노드(N1)에 실리는 신호의 특성에 기초해, UWB 신호를 제1 노드(N1)로부터 안테나(AN1)로 전달하거나, 안테나(AN1)를 통해 수신되는 UWB 신호를 제1 노드(N1)로 전달한다. 구체적으로, 전달부(110)는 하나의 트랜지스터(TR1), 전압 분배기(111), 및 임피던스 소자(I1~I3)를 포함할 수 있다. 각 임피던스 소자(I1~I3)는 저항, 인덕터, 및 캐패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전압 분배기(111)는 제1 노드에 실린 신호의 전압을 분배한다. 전압 분배기(111)는 일단이 제1 노드(R1)에 연결되고 타단이 임피던스 소자(I2)에 연결되는 저항(R1)과 일단이 임피던스 소자(I2)에 연결되고 타단이 접지되는 저항(R2)을 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR1)의 콜렉터(collector)는 안테나(AN1)에 연결되고, 제1 노드(N1)에 연결된 임피던스 소자(I1)에 연결된다. 트랜지스터(TR1)의 베이스(base)는, 전압 분배기(110)에 연결된 임피던스 소자(I2)에 연결된다. 구체적으로, 임피던스 소자(I2)는 전압 분배기(110)의 저항(R1)과 저항(R2)에 연결된다. 트랜지스터(TR1)의 이미터(emitter)는, 접지되는 임피던스 소자(I3)에 연결된다. 제1 노드(N1)에 실리는 신호의 특성에 기초해, 트랜지스터(TR1)는 송신 모드로 턴온되거나 수신 모드로 턴온될 수 있다. 트랜지스터(TR1)가 송신 모드로 턴온된 경우에, 제1 노드(N1)에 실린 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 안테나(AN1)로 전달되고, 안테나(AN1)를 통해 송신된다. 트랜지스터(TR1)가 수신 모드로 턴온된 경우에, 안테나(AN1)를 통해 수신되는 UWB 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 제1 노드(N1)로 전달된다.The transmitter 110 transmits the UWB signal from the first node N1 to the antenna AN1 or receives the UWB signal received through the antenna AN1 based on the characteristics of the signal carried on the first node N1. Is transmitted to the first node N1. In detail, the transfer unit 110 may include one transistor TR1, a voltage divider 111, and impedance elements I1 to I3. Each impedance element I1 to I3 may include at least one of a resistor, an inductor, and a capacitor. The voltage divider 111 distributes the voltage of the signal carried on the first node. The voltage divider 111 includes a resistor R1 having one end connected to the first node R1 and the other end connected to the impedance element I2, and a resistor R2 connected at one end to the impedance element I2 and the other end grounded. It may include. The collector of the transistor TR1 is connected to the antenna AN1 and is connected to the impedance element I1 connected to the first node N1. The base of the transistor TR1 is connected to the impedance element I2 connected to the voltage divider 110. Specifically, the impedance element I2 is connected to the resistor R1 and the resistor R2 of the voltage divider 110. The emitter of the transistor TR1 is connected to the impedance element I3 which is grounded. Based on the characteristics of the signal carried on the first node N1, the transistor TR1 may be turned on in the transmission mode or turned on in the reception mode. When the transistor TR1 is turned on in the transmission mode, the signal loaded on the first node N1 is transmitted to the antenna AN1 via the impedance element I1 and transmitted through the antenna AN1. When the transistor TR1 is turned on in the reception mode, the UWB signal received through the antenna AN1 is transmitted to the first node N1 via the impedance element I1.
신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와, 송신 버퍼(BF1)를 턴온시키기 위한 온오프 제어 신호(ST1)를 생성하여, 송신 버퍼(BF1)로 출력한다. 여기서 송신용 펄스 신호(PT1)는 매우 좁은 펄스폭(예, 수 나노세컨드(nsec) 급의 펄스폭)을 가질 수 있고, 온오프 제어 신호(ST1)는 매우 좁은 폭(예, 수 나노세컨드(nsec) 급의 폭)을 가질 수 있다. 그리고 신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 송신 버퍼(BF1)로 출력한 후에, 수신용 펄스 신호(PR1)와, 수신 버퍼(BF2)를 턴온시키기 위한 온오프 제어 신호(SR1)를 생성하여, 수신 버퍼(BF2)로 출력한다. 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1) 각각은, 매우 좁은 펄스폭(예, 수 나노세컨드(nsec) 급의 펄스폭)을 가질 수 있다. 구체적으로, 신호 생성기(120)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Arrary)를 포함할 수 있다. 수신용 펄스 신호(PR1)는 N개(여기서, N은 자연수)의 스캔 거리에 대응하는 N개의 수신용 펄스 신호(PR1_1~PR1_N)를 포함할 수 있다. 온오프 제어 신호(SR1)는 N개의 스캔 거리에 대응하는 N개의 온오프 제어 신호(SR1_1~SR1_N)를 포함할 수 있다. 예를 들어, N이 2인 경우에, 신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 송신 버퍼(BF1)로 출력한 후에, 제1 스캔 거리(예, 0~1m)에 대응하는 수신용 펄스 신호(PR1_1)와 온오프 제어 신호(SR1_1)를 수신 버퍼(BF2)로 출력할 수 있다. 그리고 신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 송신 버퍼(BF1)로 다시 출력한 후에, 제2 스캔 거리(예, 1~2m)에 대응하는 수신용 펄스 신호(PR1_2)와 온오프 제어 신호(SR1_2)를 수신 버퍼(BF2)로 출력할 수 있다.The signal generator 120 generates a transmission pulse signal PT1 and an on-off control signal ST1 for turning on the transmission buffer BF1, and outputs it to the transmission buffer BF1. Here, the transmitting pulse signal PT1 may have a very narrow pulse width (for example, a pulse width of several nanoseconds (nsec)), and the on-off control signal ST1 may have a very narrow width (for example, several nanoseconds ( nsec) width). The signal generator 120 outputs the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1 to the transmission buffer BF1, and then turns on the reception pulse signal PR1 and the reception buffer BF2. The on-off control signal SR1 is generated and output to the reception buffer BF2. Each of the reception pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1 may have a very narrow pulse width (for example, a pulse width of several nanoseconds (nsec)). In detail, the signal generator 120 may include a field programmable gate array (FPGA). The reception pulse signal PR1 may include N reception pulse signals PR1_1 to PR1_N corresponding to N scan distances, where N is a natural number. The on-off control signal SR1 may include N on-off control signals SR1_1 to SR1_N corresponding to N scan distances. For example, when N is 2, the signal generator 120 outputs the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1 to the transmission buffer BF1, and then the first scan distance (eg, The reception pulse signal PR1_1 and the on-off control signal SR1_1 corresponding to 0 to 1m may be output to the reception buffer BF2. The signal generator 120 again outputs the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1 to the transmission buffer BF1, and then receives the signal corresponding to the second scan distance (eg, 1 to 2 m). The pulse signal PR1_2 and the on-off control signal SR1_2 may be output to the reception buffer BF2.
송신 버퍼(BF1)는 온오프 제어 신호(ST1)에 응답해 턴온된 경우에, 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 이용해, 펄스 신호(PT2)를 생성한다. 구체적으로, 송신 버퍼(BF1)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 앤드 연산(AND operation)하여, 펄스 신호(PT2)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(PT2)는 임피던스 소자(I4)를 거쳐 제1 노드(N1)에 전달된다. When the transmission buffer BF1 is turned on in response to the on-off control signal ST1, the transmission buffer BF1 generates a pulse signal PT2 using the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1. In detail, the transmission buffer BF1 performs an AND operation on the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1 to generate the pulse signal PT2. The pulse signal PT2 is transmitted to the first node N1 via the impedance element I4.
수신 버퍼(BF2)는 온오프 제어 신호(SR1)에 응답해 턴온된 경우에, 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)을 이용해, 펄스 신호(PR2)를 생성한다. 구체적으로, 수신 버퍼(BF2)는 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 앤드 연산(AND operation)하여, 펄스 신호(PR2)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(PR2)는 임피던스 소자(I5)와 임피던스 소자(I6)를 거쳐, 제1 노드(N1)에 전달된다. 수신 버퍼(BF2)는 송신 버퍼(BF1)가 턴온된 경우에 턴오프되고, 송신 버퍼(BF1)가 턴오프된 경우에 턴온된다.When the reception buffer BF2 is turned on in response to the on-off control signal SR1, the reception buffer BF2 generates the pulse signal PR2 by using the reception pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1. In detail, the reception buffer BF2 performs an AND operation of the reception pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1 to generate the pulse signal PR2. The pulse signal PR2 is transmitted to the first node N1 via the impedance element I5 and the impedance element I6. The reception buffer BF2 is turned off when the transmission buffer BF1 is turned on, and turned on when the transmission buffer BF1 is turned off.
디지털 신호 처리기(130)는 아날로그 전압 신호(AVS1, AVS2)를 생성하여, 제1 노드(N1)로 출력한다. 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 컨버터(미도시)를 포함할 수 있고, DA 컨버터를 통해 아날로그 전압 신호(AVS1, AVS2)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력할 수 있다. 더욱 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 신호 생성기(120)가 송신용 펄스 신호(PT1)를 생성하는 시점에, 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력할 수 있고, 신호 생성기(120)가 수신용 펄스 신호(PR1)를 생성하는 시점에, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력할 수 있다. 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)는 트랜지스터(TR1)를 송신 모드로 턴온시키기 위한 신호이고, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)는 트랜지스터(TR1)를 수신 모드로 턴온시키기 위한 신호이다. 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)와 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)는 서로 다른 특성을 가진다. 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)가 생성된 경우에, 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)는 임피던스 소자(I4)를 통과한 펄스 신호(PT2)와 제1 노드(N1)에서 결합(또는 합성)된다. 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)와 펄스 신호(PT2)가 결합된 신호(이하 '제1 결합 신호')가 전달부(110)에 입력되는 경우에 트랜지스터(TR1)는 제1 결합 신호의 특성에 기초해 송신 모드로 턴온되고, 트랜지스터(TR1)가 송신 모드로 턴온된 경우에 제1 노드(N1)에 실린 제1 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 안테나(AN1)로 전달되고, 그리고 안테나(AN1)에 전달된 UWB 신호는 안테나(AN1)를 통해 송신된다. 한편, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)가 생성된 경우에, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)는 임피던스 소자(I5)와 임피던스 소자(I6)를 통과한 펄스 신호(PR2)와 제1 노드(N1)에서 결합(또는 합성)된다. 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)와 펄스 신호(PR2)가 결합된 신호(이하 '제2 결합 신호')가 전달부(110)에 입력되는 경우에, 트랜지스터(TR1)는 제2 결합 신호의 특성에 기초해 수신 모드로 턴온된다. 트랜지스터(TR1)가 수신 모드로 턴온된 경우에, 안테나(AN1)를 통해 수신되는 UWB 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 제1 노드(N1)로 전달되고, 제1 노드(N1)로 전달된 신호(이하 '제1 수신 신호')는 임피던스 소자(I6)를 거쳐 캐패시터(C1)로 전달된다. 한편, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)는 N개의 스캔 거리에 대응하는 N개의 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1~AVS2_N)를 포함할 수 있다. 예를 들어, N이 2인 경우에, 디지털 신호 처리기(130)는 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를 제1 노드(N1)로 출력한 후에, 제1 스캔 거리(예, 0~1m)에 대응하는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1)를 제1 노드(N1)로 출력할 수 있다. 그리고 디지털 신호 처리기(130)는 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를 제1 노드(N1)로 다시 출력한 후에, 제2 스캔 거리(예, 1~2m)에 대응하는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_2)를 제1 노드(N1)로 출력할 수 있다. The digital signal processor 130 generates analog voltage signals AVS1 and AVS2 and outputs them to the first node N1. Specifically, the digital signal processor 130 may include a DA converter (not shown) for converting a digital signal into an analog signal, and generates the analog voltage signals AVS1 and AVS2 through the DA converter to generate the first node N1. Can be printed as More specifically, the digital signal processor 130 may generate and output the first analog voltage signal AVS1 to the first node N1 at the time when the signal generator 120 generates the transmission pulse signal PT1. When the signal generator 120 generates the reception pulse signal PR1, the second analog voltage signal AVS2 may be generated and output to the first node N1. The first analog voltage signal AVS1 is a signal for turning on the transistor TR1 in a transmission mode, and the second analog voltage signal AVS2 is a signal for turning on the transistor TR1 in a reception mode. The first analog voltage signal AVS1 and the second analog voltage signal AVS2 have different characteristics. When the first analog voltage signal AVS1 is generated, the first analog voltage signal AVS1 is combined (or synthesized) at the first node N1 with the pulse signal PT2 passing through the impedance element I4. . When a signal in which the first analog voltage signal AVS1 and the pulse signal PT2 are combined (hereinafter, referred to as a 'first combined signal') is input to the transfer unit 110, the transistor TR1 may have a characteristic of the first combined signal. The first combined signal carried on the first node N1 when the transistor TR1 is turned on in the transmission mode based on the impedance element I1 and is transmitted to the antenna AN1 based on the antenna TR1. The UWB signal transmitted to AN1 is transmitted through the antenna AN1. Meanwhile, when the second analog voltage signal AVS2 is generated, the second analog voltage signal AVS2 is the pulse signal PR2 and the first node N1 passing through the impedance element I5 and the impedance element I6. ) Are combined (or synthesized). When a signal in which the second analog voltage signal AVS2 and the pulse signal PR2 are combined (hereinafter, the 'second combined signal') is input to the transfer unit 110, the transistor TR1 has characteristics of the second combined signal. It is turned on in receive mode based on. When the transistor TR1 is turned on in the reception mode, the UWB signal received through the antenna AN1 is transmitted to the first node N1 through the impedance element I1 and transmitted to the first node N1. The signal (hereinafter referred to as 'first received signal') is transmitted to the capacitor C1 via the impedance element I6. Meanwhile, the second analog voltage signal AVS2 may include N second analog voltage signals AVS2_1 to AVS2_N corresponding to N scan distances. For example, when N is 2, the digital signal processor 130 outputs the first analog voltage signal AVS1 to the first node N1 and then, at the first scan distance (eg, 0 to 1 m). The corresponding second analog voltage signal AVS2_1 may be output to the first node N1. In addition, the digital signal processor 130 outputs the first analog voltage signal AVS1 back to the first node N1, and then the second analog voltage signal AVS2_2 corresponding to the second scan distance (eg, 1 to 2 m). ) May be output to the first node N1.
캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)와, 임피던스 소자(I6)를 통과한 제1 수신 신호에 의해 충전(charging)된다. 구체적으로, 캐패시터(C1)의 일단은 접지되고, 타단은 제2 노드(N2)에 연결된다. 제2 노드(N2)에는 캐패시터(C1), 임피던스 소자(I6), 임피던스 소자(I5), 그리고 AD 컨버터(140)가 연결될 수 있다. 만약, 안테나(AN1)를 통해 수신된 신호가 없는 경우(즉, 제1 수신 신호가 존재하지 않는 경우)에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해서만 충전된다.The capacitor C1 is charged by the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5 and the first received signal passing through the impedance element I6. Specifically, one end of the capacitor (C1) is grounded, the other end is connected to the second node (N2). The capacitor C1, the impedance element I6, the impedance element I5, and the AD converter 140 may be connected to the second node N2. If there is no signal received through the antenna AN1 (ie, there is no first received signal), the capacitor C1 is charged only by the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5. do.
AD 컨버터(140)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로, AD 컨버터(140)는 캐패시터(C1)에 축적된 성분(충전된 캐패시터(C1)의 신호)을 수 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하고, 샘플링된 신호를 디지털 신호 처리기(130)로 출력한다.The AD converter 140 converts an analog signal into a digital signal. Specifically, the AD converter 140 samples the components accumulated in the capacitor C1 (signal of the charged capacitor C1) at a sampling rate of several kilohertz (kHz), and samples the sampled signal into the digital signal processor 130. Will output
디지털 신호 처리기(130)는 AD 컨버터(140)에 의해 샘플링된 신호에 대하여 디지털 신호 처리를 수행한다. 디지털 신호 처리기(130)는 충전된 캐패시터(C1)를 방전(discharging)시키기 위한 디스차징 신호(DS1)를, AD 컨버터(140)에 전송한다. AD 컨버터(140)는 디스차징 신호(DS1)에 응답해, 캐패시터(C1)를 방전시킨다.The digital signal processor 130 performs digital signal processing on the signal sampled by the AD converter 140. The digital signal processor 130 transmits a discharging signal DS1 for discharging the charged capacitor C1 to the AD converter 140. The AD converter 140 discharges the capacitor C1 in response to the discharging signal DS1.
도 2는 UWB 트랜시버(100)의 신호 송수신 과정을 나타내는 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a signal transmission / reception process of the UWB transceiver 100.
UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스를 설정한다(S10). 도 2에서는 설명의 편의를 위해서, 전체 스캔 거리의 개수(N)가 3개인 경우를 가정하여 설명한다. 스캔 거리 인덱스는 3개의 스캔 거리(제1 스캔 거리(예, 0~1m), 제2 스캔 거리(예, 1~2m), 제3 스캔 거리(예, 2~3m))에 대응하는 1~3의 값을 가질 수 있다. UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스를 1~3의 값으로 순서대로 설정한다. 예를 들어, UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스를 1의 값으로 설정한다.The UWB transceiver 100 sets a scan distance index (S10). In FIG. 2, for convenience of description, it is assumed that the number N of the total scan distances is three. The scan distance index is 1 to 1 corresponding to three scan distances (first scan distance (eg, 0 to 1m), second scan distance (eg, 1 to 2m), and third scan distance (eg, 2 to 3m). It can have a value of 3. The UWB transceiver 100 sets the scan distance indexes to values of 1 to 3 in order. For example, the UWB transceiver 100 sets the scan distance index to a value of one.
UWB 트랜시버(100)는 송신 모드로 설정한다(S20). 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력한다. 그리고 신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)을 생성하여 송신 버퍼(BF1)로 출력한다. The UWB transceiver 100 is set to the transmission mode (S20). In detail, the digital signal processor 130 generates the first analog voltage signal AVS1 and outputs it to the first node N1. The signal generator 120 generates a transmission pulse signal PT1 and an on-off control signal ST1 and outputs the generated pulse signal PT1 to the transmission buffer BF1.
UWB 트랜시버(100)는 UWB 신호를 생성하여, 외부로 송신한다(S30). 구체적으로, 송신 버퍼(BF1)는 온오프 제어 신호(ST1)에 응답해 턴온된다. 턴온된 송신 버퍼(BF1)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 이용해 펄스 신호(PT2)를 생성하여, 제1 노드(N1)로 출력한다. 임피던스 소자(I4)를 통과한 펄스 신호(PT2)와 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)는 제1 노드(N1)에서 결합되고, 제1 결합 신호는 전달부(110)에 입력된다. 제1 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 전달되고, 또한 제1 결합 신호는 전압 분배기(111)에 의해 전압이 분배된 후 임피던스 소자(I2)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전달된다. 트랜지스터(TR1)는 송신 모드로 턴온된다. 트랜지스터(TR1)가 송신 모드로 턴온된 경우에, 제1 노드(N1)에 실린 제1 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 안테나(AN1)에 전달된다. 안테나(AN1)에 전달된 신호(UWB 신호)는 안테나(AN1)를 통해 외부로 송신된다.The UWB transceiver 100 generates a UWB signal and transmits it to the outside (S30). Specifically, the transmission buffer BF1 is turned on in response to the on-off control signal ST1. The turned-on transmission buffer BF1 generates a pulse signal PT2 using the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1, and outputs the pulse signal PT2 to the first node N1. The pulse signal PT2 and the first analog voltage signal AVS1 passing through the impedance element I4 are combined at the first node N1, and the first combined signal is input to the transfer unit 110. The first combined signal is transmitted to the collector of the transistor TR1 via the impedance element I1, and the first coupled signal is passed through the impedance element I2 and then the transistor TR1 after the voltage is divided by the voltage divider 111. Is delivered to the base. Transistor TR1 is turned on in transmit mode. When the transistor TR1 is turned on in the transmission mode, the first combined signal carried by the first node N1 is transmitted to the antenna AN1 via the impedance element I1. The signal (UWB signal) transmitted to the antenna AN1 is transmitted to the outside through the antenna AN1.
UWB 트랜시버(100)는 수신 모드로 설정한다(S40). 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 S10 과정에서 설정된 스캔 거리 인덱스에 대응하는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력한다. 예를 들어, 스캔 거리 인덱스가 1인 경우에, 제1 스캔 거리에 대응하는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력한다. 그리고 신호 생성기(120)는 S10 과정에서 설정된 스캔 거리 인덱스에 대응하는, 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 생성하여 수신 버퍼(BF2)로 출력한다. 예를 들어, 스캔 거리 인덱스가 1인 경우에, 신호 생성기(120)는 제1 스캔 거리에 대응하는 수신용 펄스 신호(PR1_1)와 온오프 제어 신호(SR1_1)를 생성하여 수신 버퍼(BF2)로 출력한다.The UWB transceiver 100 is set to the reception mode (S40). In detail, the digital signal processor 130 generates and outputs the second analog voltage signal AVS2 corresponding to the scan distance index set in step S10 to the first node N1. For example, when the scan distance index is 1, the second analog voltage signal AVS2_1 corresponding to the first scan distance is generated and output to the first node N1. The signal generator 120 generates a reception pulse signal PR1 and an on-off control signal SR1 corresponding to the scan distance index set in step S10 and outputs the received pulse signal PR1 to the reception buffer BF2. For example, when the scan distance index is 1, the signal generator 120 generates a reception pulse signal PR1_1 and an on-off control signal SR1_1 corresponding to the first scan distance to the reception buffer BF2. Output
UWB 트랜시버(100)는 S10 과정에서 설정된 스캔 거리 인덱스에 대응하는 신호(UWB 신호)를 수신한다(S50). 예를 들어, 스캔 거리 인덱스가 1인 경우에, 수신 버퍼(BF2)는 온오프 제어 신호(SR1_1)에 응답해 턴온된다. 턴온된 수신 버퍼(BF2)는 수신용 펄스 신호(PR1_1)와 온오프 제어 신호(SR1_1)를 이용해, 펄스 신호(PR2)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력한다. 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)는 캐패시터(C1)에 전달된다. 또한, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1)와, 임피던스 소자(I5)와 임피던스 소자(I6)를 통과한 펄스 신호(PR2)는 제1 노드(N1)에서 결합되고, 제2 결합 신호는 전달부(110)에 입력된다. 제2 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 전달되고, 또한 제2 결합 신호는 전압 분배기(111)에 의해 전압이 분배된 후 임피던스 소자(I2)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전달된다. 트랜지스터(TR1)는 수신 모드로 턴온된다. 트랜지스터(TR1)가 수신 모드로 턴온된 경우에, 만약 안테나(AN1)를 통해 수신되는 신호가 존재한다면, 안테나(AN1)를 통해 수신된 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 제1 노드(N1)에 전달된다. 제1 노드(N1)에 전달된 제1 수신 신호(UWB 신호)는 임피던스 소자(I6)를 거쳐 캐패시터(C1)에 전달된다. 제1 수신 신호가 존재하는 경우에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I6)를 통과한 제1 수신 신호와 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해 충전된다. 제1 수신 신호가 존재하지 않는 경우에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해서만 충전된다.The UWB transceiver 100 receives a signal (UWB signal) corresponding to the scan distance index set in step S10 (S50). For example, when the scan distance index is 1, the reception buffer BF2 is turned on in response to the on-off control signal SR1_1. The turned-on reception buffer BF2 generates a pulse signal PR2 using the reception pulse signal PR1_1 and the on-off control signal SR1_1, and outputs the pulse signal PR2 to the first node N1. The pulse signal PR2 passing through the impedance element I5 is transmitted to the capacitor C1. In addition, the second analog voltage signal AVS2_1 and the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5 and the impedance element I6 are combined at the first node N1, and the second combined signal is transferred to the transfer unit ( 110). The second combined signal is transmitted to the collector of the transistor TR1 via the impedance element I1, and the second coupled signal is passed through the impedance element I2 and then the transistor TR1 after the voltage is divided by the voltage divider 111. Is delivered to the base. Transistor TR1 is turned on in receive mode. When the transistor TR1 is turned on in the reception mode, if there is a signal received through the antenna AN1, the signal received through the antenna AN1 is passed through the impedance element I1 to the first node N1. Is passed on. The first received signal UWB signal transmitted to the first node N1 is transmitted to the capacitor C1 via the impedance element I6. In the case where the first received signal is present, the capacitor C1 is charged by the first received signal passing through the impedance element I6 and the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5. In the case where the first received signal does not exist, the capacitor C1 is charged only by the pulse signal PR2 which has passed through the impedance element I5.
UWB 트랜시버(100)는 충전된 캐패시터(C1)의 신호를 샘플링한다(S60). 구체적으로, AD 컨버터(140)는 충전된 캐패시터(C1)의 신호를 수 kHz 샘플링 레이트로 샘플링한 후, 디지털 신호 처리기(130)로 출력한다. The UWB transceiver 100 samples the signal of the charged capacitor C1 (S60). Specifically, the AD converter 140 samples the signal of the charged capacitor C1 at a sampling rate of several kHz, and then outputs the signal to the digital signal processor 130.
UWB 트랜시버(100)는 샘플링된 신호를 처리한다(S80). 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 샘플링된 신호에 대한 디지털 신호 처리를 수행한다. S80 과정에서 처리된 신호는 특정한 용도(예, 물체 감지)로 사용될 수 있다. The UWB transceiver 100 processes the sampled signal (S80). In detail, the digital signal processor 130 performs digital signal processing on the sampled signal. The signal processed in step S80 may be used for a specific purpose (eg, object detection).
UWB 트랜시버(100)는 캐패시터(C1)를 방전시킨다(S70). 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 S80 과정 이전에, S80 과정 중에, 또는 S80 과정 이후에, 디스차징 신호(DS1)를 AD 변환기(140)에 출력할 수 있다.The UWB transceiver 100 discharges the capacitor C1 (S70). In detail, the digital signal processor 130 may output the discharging signal DS1 to the AD converter 140 before the S80 process, during the S80 process, or after the S80 process.
UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스가 3인지를 판단한다(S90). 만약 스캔 거리 인덱스가 3이 아닌 경우에, UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스를 다음 값으로 변경하고(S10), 상술한 과정 S20~S80을 반복한다.The UWB transceiver 100 determines whether the scan distance index is 3 (S90). If the scan distance index is not 3, the UWB transceiver 100 changes the scan distance index to the next value (S10), and repeats the above-described processes S20 to S80.
도 3은 송신 모드의 UWB 트랜시버(100)를 나타내는 도면이다.3 shows a UWB transceiver 100 in transmission mode.
도 2의 S20 및 S30 과정에서와 같이, UWB 트랜시버(100)는 송신 모드로 설정하고, UWB 신호를 외부로 송신한다. 구체적으로, UWB 트랜시버(100)의 신호 생성기(120)는 송신 버퍼(BF1)를 온오프 제어신호(ST1)을 통해 턴온시키고, 수신 버퍼(BF2)를 온오프 제어신호(SR1)을 통해 턴오프시킨다. 이로 인해 수신 체인(예, 수신 버퍼(BF2))은 분리되고, UWB 트랜시버(100)는 송신 모드로 동작한다. UWB 트랜시버(100)의 디지털 신호 처리기(130)는 송신 동작을 위한 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를, DA 컨버터(미도시)를 통해 제1 노드(N1)로 출력한다. 임피던스 소자(I4)를 통과한 펄스 신호(PT2)와 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)는 제1 노드(N1)에서 결합된다. 제1 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 전달되고, 또한 제1 결합 신호는 전압 분배기(111)에 의해 전압이 분배된 후 임피던스 소자(I2)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전달된다. 트랜지스터(TR1)는 송신 모드로 턴온된다.As in the process S20 and S30 of Figure 2, the UWB transceiver 100 is set to the transmission mode, and transmits the UWB signal to the outside. Specifically, the signal generator 120 of the UWB transceiver 100 turns on the transmit buffer BF1 through the on-off control signal ST1 and turns off the receive buffer BF2 through the on-off control signal SR1. Let's do it. This separates the receive chain (e.g., receive buffer BF2) and the UWB transceiver 100 operates in transmit mode. The digital signal processor 130 of the UWB transceiver 100 outputs the first analog voltage signal AVS1 for a transmission operation to the first node N1 through a DA converter (not shown). The pulse signal PT2 and the first analog voltage signal AVS1 passing through the impedance element I4 are coupled at the first node N1. The first combined signal is transmitted to the collector of the transistor TR1 via the impedance element I1, and the first coupled signal is passed through the impedance element I2 and then the transistor TR1 after the voltage is divided by the voltage divider 111. Is delivered to the base. Transistor TR1 is turned on in transmit mode.
도 4는 송신 모드의 UWB 트랜시버(100)가 생성하는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 4는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 4에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다.4 is a diagram showing a transmission pulse signal PT1 and an on-off control signal ST1 generated by the UWB transceiver 100 in the transmission mode. Specifically, FIG. 4 is a graph measuring the pulse signal for transmitting PT1 and the on-off control signal ST1 through an oscilloscope. In FIG. 4, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
도 4에 예시된 바와 같이, 신호 생성기(120)는 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스폭을 가지는 송신용 펄스 신호(PT1)를 출력하고, 송신 버퍼(BF1)를 턴온시키기 위하여 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스 폭을 가지는 온오프 제어 신호(ST1)를 출력한다. 송신 버퍼(BF1)는 온오프 제어 신호(ST1)에 응답해 턴온된 경우에, 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 이용해 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호(PT2)를 생성하여, 제1 노드(N1)로 출력한다.As illustrated in FIG. 4, the signal generator 120 outputs a transmission pulse signal PT1 having a pulse width of several nanoseconds (nsec), and turns on several nanoseconds to turn on the transmission buffer BF1. The on-off control signal ST1 having a pulse width of nsec) is output. When the transmission buffer BF1 is turned on in response to the on-off control signal ST1, the transmission buffer BF1 has a pulse width of several nanoseconds (nsec) using the transmission pulse signal PT1 and the on-off control signal ST1. The pulse signal PT2 is generated and output to the first node N1.
도 5는 송신 모드의 UWB 트랜시버(100)가 안테나(AN1)를 통해 외부로 송신하는 UWB 신호를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 5는 안테나(AN1)를 통해 방사되는 UWB 신호의 스펙트럼을 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 5에서 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 안테나(AN1)를 통해 방사되는 UWB 신호의 크기(dBm)를 나타낸다.5 is a diagram illustrating a UWB signal transmitted by the UWB transceiver 100 in the transmission mode to the outside through the antenna AN1. Specifically, FIG. 5 is a graph measuring the spectrum of the UWB signal emitted through the antenna AN1 through an oscilloscope. In FIG. 5, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the magnitude (dBm) of the UWB signal emitted through the antenna AN1.
UWB 트랜시버(100)가 송신 모드로 동작하는 경우에, 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)와 펄스 신호(PT2)에 기초해 생성된 UWB 신호는, 안테나(AN1)를 통해 외부로 송신된다. 구체적으로, 외부로 송신되는 UWB 신호는, 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 인가되는 전압, 트랜지스터(TR1)의 베이스에 인가되는 전압, 그리고 펄스 신호(PT2)에 기초해 생성된다. 한편, 안테나(AN1)를 통해 외부로 송신되는 UWB 신호의 스펙트럼 특성(예, 중심 주파수, 대역폭, 출력 등)은, 펄스 신호(PT2)의 값, 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)의 값, 임피던스 소자(I1~I3)의 임피던스 값(Zc(ω), Zb(ω), Ze(ω)), 또는 전압 분배기(111)의 전압 분배율을 변경함으로써, 변경될 수 있다. When the UWB transceiver 100 operates in the transmission mode, the UWB signal generated based on the first analog voltage signal AVS1 and the pulse signal PT2 is transmitted to the outside via the antenna AN1. Specifically, the UWB signal transmitted to the outside is generated based on the voltage applied to the collector of the transistor TR1, the voltage applied to the base of the transistor TR1, and the pulse signal PT2. On the other hand, the spectral characteristics (eg, center frequency, bandwidth, output, etc.) of the UWB signal transmitted to the outside through the antenna AN1 may include values of the pulse signal PT2, values of the first analog voltage signal AVS1, and impedance. By changing the impedance values Z c (ω), Z b (ω), Z e (ω) of the elements I1 to I3, or the voltage divider of the voltage divider 111, they can be changed.
도 6은 수신 모드의 UWB 트랜시버(100)를 나타내는 도면이다.6 shows a UWB transceiver 100 in receive mode.
도 2의 S40 및 S50 과정에서와 같이, UWB 트랜시버(100)는 수신 모드로 설정하고, 외부로부터 UWB 신호를 수신한다. 구체적으로, UWB 트랜시버(100)의 신호 생성기(120)는 송신 버퍼(BF1)를 온오프 제어신호(ST1)을 통해 턴오프시키고, 수신 버퍼(BF2)를 온오프 제어신호(SR1)을 통해 턴온시킨다. 이로 인해 송신 체인(예, 송신 버퍼(BF1))은 분리되고, UWB 트랜시버(100)는 수신 모드로 동작한다. UWB 트랜시버(100)의 디지털 신호 처리기(130)는 수신 동작을 위한 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)를, DA 컨버터(미도시)를 통해 제1 노드(N1)로 출력한다. 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1)와, 임피던스 소자(I5)와 임피던스 소자(I6)를 통과한 펄스 신호(PR2)는 제1 노드(N1)에서 결합된다. 제2 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 전달되고, 또한 제2 결합 신호는 전압 분배기(111)에 의해 전압이 분배된 후 임피던스 소자(I2)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전달된다. 트랜지스터(TR1)는 수신 모드로 턴온된다.As in S40 and S50 of FIG. 2, the UWB transceiver 100 is set to a reception mode and receives a UWB signal from the outside. Specifically, the signal generator 120 of the UWB transceiver 100 turns off the transmission buffer BF1 through the on-off control signal ST1 and turns on the reception buffer BF2 through the on-off control signal SR1. Let's do it. This separates the transmit chain (e.g., transmit buffer BF1) and the UWB transceiver 100 operates in the receive mode. The digital signal processor 130 of the UWB transceiver 100 outputs the second analog voltage signal AVS2 for a reception operation to the first node N1 through a DA converter (not shown). The second analog voltage signal AVS2_1 and the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5 and the impedance element I6 are coupled at the first node N1. The second combined signal is transmitted to the collector of the transistor TR1 via the impedance element I1, and the second coupled signal is passed through the impedance element I2 and then the transistor TR1 after the voltage is divided by the voltage divider 111. Is delivered to the base. Transistor TR1 is turned on in receive mode.
도 7은 수신 모드의 UWB 트랜시버(100)가 생성하는 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 7은 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 7에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다.7 is a diagram illustrating a reception pulse signal PR1 and an on-off control signal SR1 generated by the UWB transceiver 100 in the reception mode. In detail, FIG. 7 is a graph measuring the receiving pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1 through an oscilloscope. In FIG. 7, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
도 7에 예시된 바와 같이, 신호 생성기(120)는 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스폭을 가지는 수신용 펄스 신호(PR1)를 출력하고, 수신 버퍼(BF2)를 턴온시키기 위하여 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스 폭을 가지는 온오프 제어 신호(SR1)를 출력한다. 수신용 펄스 신호(PR1)는 스캔 거리 별로 신호를 수신하기 위한 신호이다. 하나의 거리를 스캔하기 위해서는 하나의 수신용 펄스 신호(PR1)가 필요하고, 다수의 거리를 스캔하기 위해서는 다수의 수신용 펄스 신호(PR1, 예, PR1_1~PR1_N)가 필요하다. 수신 버퍼(BF2)는 온오프 제어 신호(SR1)에 응답해 턴온된 경우에, 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 이용해 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호(PR2)를 생성하여 출력한다.As illustrated in FIG. 7, the signal generator 120 outputs a receiving pulse signal PR1 having a pulse width of several nanoseconds (nsec), and turns on the receiving buffer BF2 in order to turn on the receiving buffer BF2. The on-off control signal SR1 having a pulse width of nsec) is output. The reception pulse signal PR1 is a signal for receiving a signal for each scan distance. One reception pulse signal PR1 is required to scan one distance, and a plurality of reception pulse signals PR1 (eg, PR1_1 to PR1_N) are required to scan a plurality of distances. When the reception buffer BF2 is turned on in response to the on-off control signal SR1, the reception buffer BF2 has a pulse width of several nanoseconds (nsec) by using the reception pulse signal PR1 and the on-off control signal SR1. The pulse signal PR2 is generated and output.
UWB 트랜시버(100)는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)와 펄스 신호(PR2)에 기초해, 수신 모드로 동작한다. 구체적으로, UWB 트랜시버(100)는 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 인가되는 전압, 트랜지스터(TR1)의 베이스에 인가되는 전압, 그리고 펄스 신호(PR2)에 기초해, 수신 모드로 동작한다.The UWB transceiver 100 operates in the reception mode based on the second analog voltage signal AVS2 and the pulse signal PR2. Specifically, the UWB transceiver 100 operates in the reception mode based on the voltage applied to the collector of the transistor TR1, the voltage applied to the base of the transistor TR1, and the pulse signal PR2.
도 8은 제1 노드(N1)에 실리는 제1 결합 신호(CS1)와 제2 결합 신호(CS2)를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 8은 제1 결합 신호(CS1)와, N개의 거리 별 신호를 스캔하기 위한 N개의 제2 결합 신호(CS2_1~CS2_N)를 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 8에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다.8 is a diagram illustrating a first combined signal CS1 and a second combined signal CS2 carried on the first node N1. Specifically, FIG. 8 is a graph measuring the first combined signal CS1 and the N second combined signals CS2_1 to CS2_N for scanning the N distance-specific signals through an oscilloscope. In FIG. 8, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
도 8의 구간(T1)에 존재하는 그래프는 제1 결합 신호(CS1)를 나타내고, 구간(T2)에 존재하는 N개의 그래프는 N개의 제2 결합 신호(CS2_1~CS2_N)를 나타낸다. 한편, 도 8에서는 마치 하나의 제1 결합 신호(CS1)가 생성된 이후에 N개의 제2 결합 신호(CS2_1~CS2_N)가 생성되는 것처럼 도시되어 있으나, 실제로는 하나의 제1 결합 신호(CS1)가 생성된 후 하나의 제2 결합 신호(CS2)가 생성되고, 하나의 제1 결합 신호(CS1)가 다시 생성된 후 다음 제2 결합 신호(CS2)가 생성된다. 예를 들어, 스캔 거리의 개수(N)가 3인 경우에, 제1 결합 신호(CS1)가 생성된 후 제1 스캔 거리에 대응하는 제2 결합 신호(CS2_1)가 생성된다. 그리고 제1 결합 신호(CS1)가 다시 생성된 후 제2 스캔 거리에 대응하는 제2 결합 신호(CS2_2)가 생성된다. 그리고 제1 결합 신호(CS1)가 다시 생성된 후 제3 스캔 거리에 대응하는 제2 결합 신호(CS2_3)이 생성된다.The graph present in the section T1 of FIG. 8 represents the first combined signal CS1, and the N graphs present in the section T2 represent the N second combined signals CS2_1 to CS2_N. Meanwhile, although FIG. 8 illustrates that N second combined signals CS2_1 to CS2_N are generated after one first combined signal CS1 is generated, in practice, one first combined signal CS1 is generated. After the generation of the second combined signal CS2, one second combined signal CS1 is generated, and then the second combined signal CS2 is generated. For example, when the number N of scan distances is 3, the second combined signal CS2_1 corresponding to the first scan distance is generated after the first combined signal CS1 is generated. After the first combined signal CS1 is generated again, the second combined signal CS2_2 corresponding to the second scan distance is generated. After the first combined signal CS1 is generated again, the second combined signal CS2_3 corresponding to the third scan distance is generated.
한편, 제1 결합 신호(CS1), 제2 결합 신호(CS2), 외부로 송신되는 UWB 신호, 제1 수신 신호, 또는 캐패시터(C1)에 전달되는 신호의 특성은, 각 임피던스 소자(I1~I6)의 임피던스 값(Zc(ω), Zb(ω), Ze(ω), ZTX(ω), ZRX(ω), Zr1(ω))에 기초해, 결정될 수 있다.On the other hand, the characteristics of the signal transmitted to the first combined signal CS1, the second combined signal CS2, the externally transmitted UWB signal, the first received signal, or the capacitor C1 are each impedance element I1 to I6. Can be determined based on the impedance values Z c (ω), Z b (ω), Z e (ω), Z TX (ω), Z RX (ω), Z r1 (ω).
도 9는 샘플링 동작을 수행하는 UWB 트랜시버(100)를 나타내는 도면이다. 9 illustrates a UWB transceiver 100 that performs a sampling operation.
도 2의 S60~S80 과정에서와 같이, UWB 트랜시버(100)는 충전된 캐패시터(C1)의 신호를 샘플링하고, 샘플링된 신호를 처리하고, 캐패시터(C1)를 방전시킨다. 구체적으로, 안테나(AN1)를 통해 수신된 신호가 존재하는 경우(제1 수신 신호가 존재하는 경우)에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I6)를 통과한 제1 수신 신호와 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해 충전된다. 한편, 안테나(AN1)를 통해 수신된 신호가 존재하지 않는 경우(제1 수신 신호가 존재하지 않는 경우)에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해서만 충전된다. AD 컨버터(140)는 충전된 캐패시터(C1)의 신호를 수 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하고, 샘플링된 신호를 디지털 신호 처리기(130)로 출력한다. 디지털 신호 처리기(130)는 샘플링된 신호를 처리한다. 디지털 신호 처리기(130)는 디스차징 신호(DS1)를 AD 컨버터(140)에 전송하고, AD 컨버터(140)는 디스차징 신호(DS1)에 응답해 캐패시터(C1)를 방전시킨다.As in steps S60 to S80 of FIG. 2, the UWB transceiver 100 samples the signal of the charged capacitor C1, processes the sampled signal, and discharges the capacitor C1. Specifically, when there is a signal received through the antenna AN1 (when there is a first received signal), the capacitor C1 is the first received signal and the impedance element I5 passing through the impedance element I6. Is charged by the pulse signal PR2 which has passed. On the other hand, when the signal received through the antenna AN1 does not exist (the first received signal does not exist), the capacitor C1 is charged only by the pulse signal PR2 passing through the impedance element I5. do. The AD converter 140 samples the signal of the charged capacitor C1 at a several kilohertz (kHz) sampling rate and outputs the sampled signal to the digital signal processor 130. The digital signal processor 130 processes the sampled signal. The digital signal processor 130 transmits the discharging signal DS1 to the AD converter 140, and the AD converter 140 discharges the capacitor C1 in response to the discharging signal DS1.
도 10은 캐패시터(C1)가 충전되는 구간(T3a, T4a, T5a), 샘플링 동작이 수행되는 구간(T3b, T4b, T5b), 그리고 캐패시터(C1)가 방전되는 구간(T3c, T4c, T5c)을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 10은 캐패시터(C1)의 전압을 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 10에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다. 10 shows sections T3a, T4a and T5a in which the capacitor C1 is charged, sections T3b, T4b and T5b in which the sampling operation is performed, and sections T3c, T4c and T5c in which the capacitor C1 is discharged. It is a figure which shows. Specifically, FIG. 10 is a graph measuring the voltage of the capacitor C1 through an oscilloscope. In FIG. 10, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage.
도 10에서, 구간(T3a~T3c)은 N개의 스캔 거리 중 제1 스캔 거리에 대응하고, 구간(T4a~T4c)은 N개의 스캔 거리 중 제2 스캔 거리에 대응하고, 구간(T5a~T5c)은 N개의 스캔 거리 중 제3 스캔 거리에 대응한다.In FIG. 10, the sections T3a to T3c correspond to the first scan distance among the N scan distances, and the sections T4a to T4c correspond to the second scan distance among the N scan distances and the sections T5a to T5c. Corresponds to a third scan distance of the N scan distances.
구간(T3a, T4a, T5a)에서 캐패시터(C1)가 충전된 후, AD 컨버터(140)는 구간(T3b, T4b, T5b)에서 캐패시터(C1)의 신호를 샘플링한다. 그리고 AD 컨버터(140)는 디지털 신호 처리기(130)의 디스차징 신호(DS1)에 응답해, 구간(T3c, T4c, T5c)에서 캐패시터(C1)를 방전시킨다. After the capacitor C1 is charged in the sections T3a, T4a, and T5a, the AD converter 140 samples the signal of the capacitor C1 in the sections T3b, T4b, and T5b. The AD converter 140 discharges the capacitor C1 in the sections T3c, T4c, and T5c in response to the discharging signal DS1 of the digital signal processor 130.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, UWB 레이더 센서(1000)를 나타내는 도면이다.11 is a diagram illustrating a UWB radar sensor 1000 according to an embodiment of the present invention.
UWB 레이더 센서(1000)는 UWB 신호를 외부로 송신한 후 되돌아오는 신호를 이용해, 물체의 존재 유무 및 물체와의 거리를 감지한다.The UWB radar sensor 1000 detects the presence or absence of an object and a distance to the object by using a signal returned after transmitting the UWB signal to the outside.
구체적으로, UWB 레이더 센서(1000)는 상술한 UWB 트랜시버(100)와, UWB 트랜시버(100)에 연결되는 메모리(200)를 포함할 수 있다.In detail, the UWB radar sensor 1000 may include the above-described UWB transceiver 100 and a memory 200 connected to the UWB transceiver 100.
메모리(200)는 UWB 트랜시버(100)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장한다.The memory 200 stores various information related to the operation of the UWB transceiver 100.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (20)

  1. 제1 시간에 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신하고 제2 시간에 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나;One antenna for transmitting a first ultra wide band signal at a first time and for receiving a second ultra wide band signal at a second time;
    입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및A transmission unit configured to transfer the first ultra-wideband signal from the first node to the antenna or the second ultra-wideband signal received through the antenna to the first node based on a characteristic of an input signal; And
    상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함하고,A first buffer generating a first pulse signal for the first ultra-wideband signal at the first time and outputting the first pulse signal to the first node;
    상기 입력 신호 중 상기 제1 시간에 상기 전달부에 입력되는 제1 입력 신호는 상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 신호인The first input signal input to the transfer unit at the first time of the input signals is a signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined.
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 전달부는, The delivery unit,
    상기 안테나에 연결되는 하나의 트랜지스터; 및A transistor coupled to the antenna; And
    상기 제1 노드의 전압을 분배하는 전압 분배기를 포함하고, A voltage divider for dividing the voltage of the first node;
    상기 트랜지스터는,The transistor,
    상기 제1 노드에 연결되는 제1 임피던스 소자에 연결되고, 상기 안테나에 연결되는 콜렉터(collector);A collector connected to the first impedance element connected to the first node and connected to the antenna;
    상기 전압 분배기에 연결되는 제2 임피던스 소자에 연결되는 베이스(base); 및A base connected to a second impedance element connected to the voltage divider; And
    접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는 이미터(emitter)를 포함하는An emitter connected to a grounded third impedance element
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호를 생성하여 출력하는 제2 버퍼를 더 포함하고,A second buffer configured to generate and output a second pulse signal for receiving the second ultra wideband signal at the second time;
    상기 입력 신호 중 상기 제2 시간에 상기 전달부에 입력되는 제2 입력 신호는 상기 제2 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 신호인The second input signal input to the transfer unit at the second time of the input signals is a signal in which the second pulse signal, the first analog voltage signal and another second analog voltage signal are combined.
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    송신용 펄스 신호와 상기 제1 버퍼를 턴온시키기 위한 제1 턴온 신호를 상기 제1 시간에 상기 제1 버퍼로 출력하고, 수신용 펄스 신호와 상기 제2 버퍼를 턴온시키기 위한 제2 턴온 신호를 상기 제2 시간에 상기 제2 버퍼로 출력하는 신호 생성기를 더 포함하고,Outputting a pulse signal for transmission and a first turn-on signal for turning on the first buffer to the first buffer at the first time, and receiving a pulse signal for receiving and a second turn-on signal for turning on the second buffer A signal generator outputting the second buffer at a second time;
    상기 제1 버퍼는 상기 제1 턴온 신호에 응답해 턴온된 경우에, 상기 송신용 펄스 신호와 상기 제1 턴온 신호를 이용해 나노세컨드(nsec)의 펄스폭을 가지는 상기 제1 펄스 신호를 생성하고,When the first buffer is turned on in response to the first turn-on signal, the first buffer generates the first pulse signal having a pulse width of nanoseconds (nsec) by using the transmission pulse signal and the first turn-on signal,
    상기 제2 버퍼는 상기 제2 턴온 신호에 응답해 턴온된 경우에, 상기 수신용 펄스 신호와 상기 제2 턴온 신호를 이용해 상기 제2 펄스 신호를 생성하는When the second buffer is turned on in response to the second turn-on signal, the second buffer generates the second pulse signal using the receiving pulse signal and the second turn-on signal.
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  5. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 수신용 펄스 신호는 제1 스캔 거리에 대응하는 제1 수신용 펄스 신호와 상기 제1 스캔 거리와 다른 제2 스캔 거리에 대응하는 제2 수신용 펄스 신호를 포함하고,The receiving pulse signal includes a first receiving pulse signal corresponding to a first scan distance and a second receiving pulse signal corresponding to a second scan distance different from the first scan distance,
    상기 신호 생성기는 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제1 수신용 펄스 신호를 출력하고, 상기 제1 수신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 송신용 펄스 신호를 출력하고, 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제2 수신용 펄스 신호를 출력하는The signal generator outputs the first reception pulse signal after outputting the transmission pulse signal, outputs the transmission pulse signal after outputting the first reception pulse signal, and outputs the transmission pulse signal. Outputting the second receiving pulse signal after outputting
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 제1 시간에 상기 제1 아날로그 전압 신호를 상기 제1 노드로 출력하고, 상기 제2 시간에 상기 제2 아날로그 전압 신호를 상기 제1 노드로 출력하는 디지털 신호 처리기를 더 포함하고, And a digital signal processor configured to output the first analog voltage signal to the first node at the first time and to output the second analog voltage signal to the first node at the second time.
    상기 제2 아날로그 전압 신호는 상기 제1 스캔 거리에 대응하는 제3 아날로그 전압 신호와 상기 제2 스캔 거리에 대응하는 제4 아날로그 전압 신호를 포함하는The second analog voltage signal includes a third analog voltage signal corresponding to the first scan distance and a fourth analog voltage signal corresponding to the second scan distance.
    초광대역 트랜시버. Ultra Wide Band Transceiver.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호와 상기 제2 펄스 신호에 의해 차징(charging)되는 캐패시터; 및 A capacitor charged by the second ultra-wideband signal and the second pulse signal at the second time; And
    상기 차징된 캐패시터의 신호를 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하고, 상기 샘플링된 신호를 상기 디지털 신호 처리기로 출력하는 제1 컨버터를 더 포함하는And a first converter sampling the signal of the charged capacitor at a kilohertz (kHz) sampling rate and outputting the sampled signal to the digital signal processor.
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  8. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 디지털 신호 처리기는 상기 샘플링된 신호를 처리하고, 상기 차징된 캐패시터를 디스차징(discharging)시키기 위한 디스차징 신호를 상기 제1 컨버터로 전송하고, The digital signal processor processes the sampled signal and transmits a discharging signal to the first converter for discharging the charged capacitor,
    상기 신호 생성기는 상기 캐패시터가 디스차징된 후 상기 송신용 펄스 신호를 다시 출력하고, 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제2 수신용 펄스 신호를 출력하는The signal generator outputs the transmission pulse signal again after the capacitor is discharged, and outputs the second reception pulse signal after outputting the transmission pulse signal.
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  9. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 제1 시간에 상기 제1 버퍼로부터 출력되는 상기 제1 펄스 신호는 제1 임피던스 소자를 거쳐 상기 제1 노드에 전달되고, The first pulse signal output from the first buffer at the first time is transmitted to the first node via a first impedance element,
    상기 제2 시간에 상기 제2 버퍼로부터 출력되는 상기 제2 펄스 신호는 제2 임피던스 소자를 거쳐 상기 캐패시터의 일단에 연결되는 제2 노드에 전달되고,The second pulse signal output from the second buffer at the second time is transmitted to a second node connected to one end of the capacitor via a second impedance element,
    상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호는 일단이 상기 제1 노드에 연결되고 타단이 상기 제2 노드에 연결되는 제3 임피던스 소자를 거쳐 상기 제2 노드에 전달되는At the second time, the second ultra-wideband signal is transmitted to the second node via a third impedance element having one end connected to the first node and the other end connected to the second node.
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  10. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 전압 분배기는 일단이 상기 제1 노드에 연결되고 타단이 상기 제2 임피던스 소자에 연결되는 제1 저항, 및 일단이 상기 제2 임피던스 소자에 연결되고 타단이 접지되는 제2 저항을 포함하고,The voltage divider includes a first resistor having one end connected to the first node and the other end connected to the second impedance element, and a second resistor having one end connected to the second impedance element and the other end grounded,
    상기 제1 초광대역 신호의 특성은 상기 제1 임피던스 소자, 및 상기 제3 임피던스 소자의 임피던스 값에 기초해 결정되는The characteristic of the first ultra-wideband signal is determined based on impedance values of the first impedance element and the third impedance element.
    초광대역 트랜시버.Ultra Wide Band Transceiver.
  11. 초광대역(ultra wide band) 트랜시버가 제1 초광대역 신호를 송신하고 제2 초광대역 신호를 수신하는 방법으로서,A method in which an ultra wide band transceiver transmits a first ultra wide band signal and receives a second ultra wide band signal,
    상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계;Generating a first pulse signal and a first analog voltage signal for the first ultra wideband signal;
    상기 제1 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 제1 결합 신호를 이용해, 하나의 트랜지스터를 송신 모드로 턴온시키는 단계;Turning on one transistor in a transmission mode by using a first combined signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined;
    상기 송신 모드로 턴온된 트랜지스터를 통해 상기 제1 결합 신호에 대응하는 상기 제1 초광대역 신호를 하나의 안테나로 전달하고, 상기 안테나를 통해 상기 제1 초광대역 신호를 송신하는 단계;Transmitting the first ultra-wideband signal corresponding to the first combined signal to one antenna through the transistor turned on in the transmission mode, and transmitting the first ultra-wideband signal through the antenna;
    상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호와, 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계;Generating a second pulse signal for receiving the second ultra wideband signal and a second analog voltage signal different from the first analog voltage signal;
    상기 제2 펄스 신호와 상기 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 제2 결합 신호를 이용해, 상기 트랜지스터를 수신 모드로 턴온시키는 단계; 및Turning on the transistor in a receive mode by using a second combined signal in which the second pulse signal and the second analog voltage signal are combined; And
    상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를, 상기 수신 모드로 턴온된 트랜지스터를 통해 캐패시터로 전달하는 단계Transferring the second ultra-wideband signal received through the antenna to a capacitor through a transistor turned on in the reception mode
    를 포함하는 초광대역 신호 송수신 방법.Ultra wideband signal transmission and reception method comprising a.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 트랜지스터를 송신 모드로 턴온시키는 단계는,Turning on the transistor in the transmission mode,
    상기 제1 결합 신호를 제1 임피던스 소자를 거쳐 상기 트랜지스터의 콜렉터(collector)에 전달하는 단계; 및Transferring the first combined signal to a collector of the transistor via a first impedance element; And
    상기 제1 결합 신호의 전압을 분배하고, 상기 전압이 분배된 신호를 제2 임피던스 소자를 거쳐 상기 트랜지스터의 베이스(base)에 전달하는 단계를 포함하고,Dividing the voltage of the first combined signal and transferring the divided signal to a base of the transistor via a second impedance element;
    상기 트랜지스터의 콜렉터는 상기 안테나에 연결되고,The collector of the transistor is connected to the antenna,
    상기 트랜지스터의 이미터(emitter)는 접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는The emitter of the transistor is connected to a third impedance element that is grounded
    초광대역 신호 송수신 방법.Ultra wideband signal transmission and reception method.
  13. 제12항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계는,Generating the first pulse signal and the first analog voltage signal,
    송신용 펄스 신호와 송신 버퍼를 턴온시키기 위한 턴온 신호를 이용해, 나노세컨드(nsec)의 펄스폭을 가지는 상기 제1 펄스 신호를 생성하는 단계를 포함하고,Generating the first pulse signal having a pulse width of nanoseconds (nsec) by using a transmit pulse signal and a turn on signal for turning on the transmit buffer,
    상기 제1 초광대역 신호의 특성은 상기 제1 임피던스 소자와 상기 제3 임피던스 소자의 임피던스 값에 기초해 결정되는The characteristic of the first ultra-wideband signal is determined based on impedance values of the first impedance element and the third impedance element.
    초광대역 신호 송수신 방법.Ultra wideband signal transmission and reception method.
  14. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 제2 펄스 신호와 제2 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계는,The generating of the second pulse signal and the second analog voltage signal may include:
    상기 제1 초광대역 신호를 송신한 후, 제1 스캔 거리에 대응하는 제1 수신용 펄스 신호와 수신 버퍼를 턴온시키기 위한 제1 턴온 신호를 이용해, 상기 제1 스캔 거리에 대응하는 상기 제2 펄스 신호를 생성하는 단계; 및The second pulse corresponding to the first scan distance using the first receiving pulse signal corresponding to the first scan distance and the first turn-on signal for turning on the receiving buffer after transmitting the first ultra-wideband signal Generating a signal; And
    상기 제1 스캔 거리에 대응하는 상기 제2 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계를 포함하는Generating the second analog voltage signal corresponding to the first scan distance;
    초광대역 신호 송수신 방법.Ultra wideband signal transmission and reception method.
  15. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 트랜지스터를 수신 모드로 턴온시키는 단계는,Turning on the transistor in the receive mode,
    상기 제2 결합 신호를 제1 임피던스 소자를 거쳐, 상기 안테나에 연결되는 상기 트랜지스터의 콜렉터(collector)에 전달하는 단계; 및Transferring the second combined signal to a collector of the transistor connected to the antenna via a first impedance element; And
    상기 제2 결합 신호의 전압을 분배하고, 상기 전압이 분배된 신호를 제2 임피던스 소자를 거쳐 상기 트랜지스터의 베이스(base)에 전달하는 단계를 포함하고,Dividing a voltage of the second combined signal and transferring the divided signal to a base of the transistor via a second impedance element;
    상기 트랜지스터의 이미터(emitter)는 접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는The emitter of the transistor is connected to a third impedance element that is grounded
    초광대역 신호 송수신 방법.Ultra wideband signal transmission and reception method.
  16. 제15항에 있어서, The method of claim 15,
    상기 제2 초광대역 신호와 상기 제2 펄스 신호를 이용해, 상기 캐패시터를 차징(charging)시키는 단계; 및Charging the capacitor using the second ultra-wideband signal and the second pulse signal; And
    상기 차징된 캐패시터의 신호를 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하는 단계를 더 포함하고,Sampling a signal of the charged capacitor at a kilohertz (kHz) sampling rate;
    상기 제2 초광대역 신호를 캐패시터로 전달하는 단계는,The transmitting of the second ultra wideband signal to a capacitor may include:
    상기 트랜지스터가 수신 모드로 턴온된 경우에, 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 임피던스 소자와 상기 캐패시터의 일단에 연결되는 제4 임피던스 소자를 거쳐, 타단이 접지되는 상기 캐피시터로 전달하는 단계를 포함하는When the transistor is turned on in a reception mode, transferring the second ultra-wideband signal to the capacitor having the other end grounded through a fourth impedance element connected to the first impedance element and one end of the capacitor doing
    초광대역 신호 송수신 방법.Ultra wideband signal transmission and reception method.
  17. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 차징된 캐패시터를 디스차징(discharging)시키는 단계; 및Discharging the charged capacitor; And
    상기 제1 결합 신호를 이용해 상기 트랜지스터를 송신 모드로 턴온시켜, 상기 제1 초광대역 신호를 상기 안테나로 전달하는 단계; Turning on the transistor in a transmission mode using the first combined signal to transfer the first ultra-wideband signal to the antenna;
    상기 안테나로 전달된 상기 제1 초광대역 신호를, 상기 안테나를 통해 다시 송신하는 단계Transmitting the first ultra-wideband signal transmitted to the antenna again through the antenna
    를 더 포함하는 초광대역 신호 송수신 방법.Ultra wideband signal transmission and reception method further comprising.
  18. 제17항에 있어서, The method of claim 17,
    상기 제1 초광대역 신호를 다시 송신한 후, 제1 스캔 거리와 다른 제2 스캔 거리에 대응하는 제3 펄스 신호와, 상기 제2 스캔 거리에 대응하는 제3 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계; 및After transmitting the first ultra-wideband signal again, generating a third pulse signal corresponding to a second scan distance different from a first scan distance and a third analog voltage signal corresponding to the second scan distance; And
    상기 제3 펄스 신호와 상기 제3 아날로그 전압 신호가 결합된 제3 결합 신호를 이용해, 상기 트랜지스터를 수신 모드로 턴온시키는 단계Turning on the transistor in a reception mode by using a third combined signal in which the third pulse signal and the third analog voltage signal are combined;
    를 더 포함하는 초광대역 신호 송수신 방법.Ultra wideband signal transmission and reception method further comprising.
  19. 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신한 후 되돌아오는 제2 초광대역 신호를 이용해 물체를 감지하는 초광대역 레이더 센서로써,An ultra-wideband radar sensor for detecting an object using a second ultra-wideband signal after transmitting a first ultra wide band signal,
    메모리; 및 Memory; And
    상기 메모리에 연결되고, 상기 제1 초광대역 신호를 송신하고, 상기 제2 초광대역 신호를 수신하는 초광대역 트랜시버를 포함하고, An ultra-wideband transceiver coupled to the memory, the ultra-wideband transceiver transmitting the first ultra-wideband signal and receiving the second ultra-wideband signal;
    상기 초광대역 트랜시버는,The ultra-wideband transceiver,
    제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 송신하고, 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나;An antenna for transmitting the first ultra-wideband signal at a first time and receiving the second ultra-wideband signal at a second time;
    입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및A transmission unit configured to transfer the first ultra-wideband signal from the first node to the antenna or the second ultra-wideband signal received through the antenna to the first node based on a characteristic of an input signal; And
    상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함하고,A first buffer generating a first pulse signal for the first ultra-wideband signal at the first time and outputting the first pulse signal to the first node;
    상기 입력 신호 중 상기 제1 시간에 상기 전달부에 입력되는 제1 입력 신호는 상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 신호인The first input signal input to the transfer unit at the first time of the input signals is a signal in which the first pulse signal and the first analog voltage signal are combined.
    초광대역 레이더 센서.Ultra-wideband radar sensor.
  20. 제19항에 있어서,The method of claim 19,
    상기 초광대역 트랜시버는 상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호를 생성하여 출력하는 제2 버퍼를 더 포함하고,The ultra wideband transceiver further includes a second buffer for generating and outputting a second pulse signal for receiving the second ultra wideband signal at the second time;
    상기 입력 신호 중 상기 제2 시간에 상기 전달부에 입력되는 제2 입력 신호는 상기 제2 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 신호이고,The second input signal input to the transfer unit at the second time of the input signals is a signal in which the second pulse signal, the first analog voltage signal and another second analog voltage signal are combined.
    상기 전달부는 상기 안테나에 연결되는 하나의 트랜지스터와, 상기 제1 노드의 전압을 분배하는 전압 분배기를 포함하고, The transfer unit includes a transistor connected to the antenna and a voltage divider for dividing a voltage of the first node.
    상기 트랜지스터는,The transistor,
    상기 제1 노드에 연결되는 제1 임피던스 소자에 연결되고, 상기 안테나에 연결되는 콜렉터(collector);A collector connected to the first impedance element connected to the first node and connected to the antenna;
    상기 전압 분배기에 연결되는 제2 임피던스 소자에 연결되는 베이스(base); 및A base connected to a second impedance element connected to the voltage divider; And
    접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는 이미터(emitter)를 포함하는An emitter connected to a grounded third impedance element
    초광대역 레이더 센서.Ultra-wideband radar sensor.
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